الحوسبة غير التقليدية

يصف نموذج الحوسبة كيفية حساب مخرجات دالة رياضية بناءً على مدخلاتها. ويصف النموذج كيفية تنظيم وحدات الحوسبة والذاكرة والاتصالات. ^{[ 3 ]} يمكن قياس التعقيد الحسابي للخوارزمية باستخدام نموذج الحوسبة. يتيح استخدام النموذج دراسة أداء الخوارزميات بمعزل عن الاختلافات الخاصة بتطبيقات وتقنيات محددة.

تُستخدم مجموعة واسعة من النماذج بشكل شائع؛ بعضها يُحاكي بدقة آلية عمل الحواسيب التقليدية (المثالية)، بينما لا يُحاكيها البعض الآخر. ومن النماذج الشائعة الاستخدام: آلات التسجيل ، وآلات الوصول العشوائي ، وآلات تورينج ، وحساب لامدا ، وأنظمة إعادة الكتابة ، والدوائر الرقمية ، والأتمتة الخلوية ، وشبكات بيتري .

تاريخياً، كانت الحواسيب الميكانيكية تُستخدم في الصناعة قبل ظهور الترانزستور .

لا تزال الحواسيب الميكانيكية تحظى ببعض الاهتمام اليوم، سواء في مجال البحث العلمي أو كحواسيب تناظرية. بعض الحواسيب الميكانيكية لها أهمية نظرية أو تعليمية، مثل حواسيب كرات البلياردو ، بينما استُخدمت الحواسيب الهيدروليكية مثل مونياك أو مُكامل المياه بكفاءة. ^{[ 4 ]}

الحاسوب التناظري هو نوع من الحواسيب يستخدم الإشارات التناظرية ، وهي كميات فيزيائية متصلة، لنمذجة المشكلات وحلها. قد تكون هذه الإشارات كهربائية أو ميكانيكية أو هيدروليكية . شاع استخدام الحواسيب التناظرية في التطبيقات العلمية والصناعية، وكانت في كثير من الأحيان أسرع من الحواسيب الرقمية في ذلك الوقت. إلا أنها بدأت تفقد أهميتها في خمسينيات وستينيات القرن العشرين، وتُستخدم الآن في الغالب في تطبيقات محددة مثل أجهزة محاكاة الطيران وأنظمة التحكم التعليمية في الجامعات. ^{[ 5 ]} من أمثلة أجهزة الحوسبة التناظرية المسطرة الحاسبة ، والمخططات البيانية ، والآليات المعقدة للتحكم في العمليات، والمرحلات الوقائية. ^{[ 6 ]} كما تُعد آلية أنتيكيثيرا ، وهي جهاز ميكانيكي لحساب مواقع الكواكب والقمر، وجهاز قياس المساحة ، وهو جهاز تكامل ميكانيكي لحساب مساحة أي شكل ثنائي الأبعاد، من أمثلة الحوسبة التناظرية.

معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة هي أجهزة كمبيوتر إلكترونية ذات بنية فون نيومان تعتمد على الإلكترونيات الرقمية، مع تكامل واسع النطاق أصبح ممكناً بعد اختراع الترانزستور وتوسيع نطاق قانون مور .

الحوسبة غير التقليدية، (وفقًا لموقع مركز الدراسات غير الخطية الذي أعلن عن المؤتمر؛ الحوسبة غير التقليدية: إلى أين؟، 21-23 مارس 2007 في سانتا فيه، نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة الأمريكية) ^{[ 7 ]} "مجال بحثي متعدد التخصصات يهدف أساسًا إلى إثراء النماذج القياسية أو تجاوزها، مثل بنية حاسوب فون نيومان وآلة تورينج ، التي هيمنت على علوم الحاسوب لأكثر من نصف قرن". وتعتمد هذه الأساليب في تصميم عملياتها الحسابية على نماذج غير تقليدية، وهي حاليًا في معظمها في مرحلة البحث والتطوير.

يمكن "محاكاة" هذا السلوك الحسابي باستخدام الترانزستورات الدقيقة الكلاسيكية القائمة على السيليكون أو تقنيات الحوسبة ذات الحالة الصلبة ، ولكنه يهدف إلى تحقيق نوع جديد من الحوسبة.

حاسوب كرات البلياردو هو نوع من الحواسيب الميكانيكية التي تستخدم حركة كرات البلياردو الكروية لإجراء العمليات الحسابية. في هذا النموذج، تُمثَّل أسلاك الدائرة المنطقية بمسارات تتحرك عليها الكرات، ويُشفِّر وجود الكرة أو عدم وجودها على المسار الإشارةَ على ذلك السلك، وتُحاكى البوابات بتصادم الكرات عند نقاط تقاطع مساراتها. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

حاسوب الدومينو هو حاسوب ميكانيكي يستخدم قطع الدومينو القائمة لتمثيل تضخيم الإشارات الرقمية أو بواباتها المنطقية. يمكن استخدام هذه التركيبات لتوضيح المفاهيم الرقمية، بل ويمكن استخدامها لبناء وحدات معالجة معلومات بسيطة. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تُعد كل من أجهزة الكمبيوتر المصنوعة من كرات البلياردو وأجهزة الكمبيوتر المصنوعة من قطع الدومينو أمثلة على أساليب الحوسبة غير التقليدية التي تستخدم الأشياء المادية لإجراء العمليات الحسابية.

الحوسبة الخزنية هي إطار حاسوبي مُستمد من نظرية الشبكات العصبية المتكررة، ويتضمن تحويل إشارات الإدخال إلى فضاءات حسابية متعددة الأبعاد من خلال ديناميكيات نظام ثابت غير خطي يُسمى الخزان. يتكون الخزان، الذي قد يكون افتراضيًا أو ماديًا، من وحدات غير خطية فردية متصلة في حلقات متكررة، مما يسمح له بتخزين المعلومات. يتم التدريب فقط في مرحلة القراءة، نظرًا لثبات ديناميكيات الخزان، ويتيح هذا الإطار استخدام الأنظمة المتاحة طبيعيًا، سواء الكلاسيكية أو الكمومية، لتقليل التكلفة الحسابية الفعلية. من أهم مزايا الحوسبة الخزنية أنها تسمح بخوارزمية تعلم بسيطة وسريعة، بالإضافة إلى إمكانية تنفيذها على مستوى الأجهزة من خلال خزانات مادية . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

يشير مصطلح الحوسبة الملموسة إلى استخدام الأشياء المادية كواجهات مستخدم للتفاعل مع المعلومات الرقمية. يهدف هذا النهج إلى الاستفادة من قدرة الإنسان على الإمساك بالأشياء المادية والتعامل معها لتسهيل التعاون والتعلم والتصميم. تشمل خصائص واجهات المستخدم الملموسة ربط التمثيلات المادية بالمعلومات الرقمية الأساسية، وتجسيد آليات التحكم التفاعلي. ^{[ 14 ]} تتميز واجهات المستخدم الملموسة بخمس خصائص أساسية، منها القدرة على تعدد إرسال واستقبال البيانات في الفضاء، والوصول المتزامن إلى مكونات الواجهة والتعامل معها، والأجهزة المتخصصة القوية، والأجهزة الحاسوبية الواعية مكانيًا، وإمكانية إعادة تكوين الأجهزة مكانيًا. ^{[ 15 ]}

يشير مصطلح "الحاسوب البشري" إلى الأفراد الذين يُجرون العمليات الحسابية يدويًا، وغالبًا ما يعملون ضمن فرق ويتبعون قواعد ثابتة. في الماضي، كانت تُوظَّف فرق من الأشخاص لإجراء عمليات حسابية طويلة ومملة، وكان العمل يُقسَّم لإنجازه بالتوازي. وقد استُخدم المصطلح مؤخرًا لوصف الأفراد ذوي المهارات الحسابية الذهنية الاستثنائية، والمعروفين أيضًا باسم "الحاسبين الذهنيين". ^{[ 16 ]}

التفاعل بين الإنسان والروبوت ، أو HRI، هو دراسة التفاعلات بين البشر والروبوتات. ويشمل مساهمات من مجالات مثل الذكاء الاصطناعي والروبوتات وعلم النفس. صُممت الروبوتات التعاونية ( Cobots ) للتفاعل المباشر مع البشر في المساحات المشتركة، ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من المهام، ^{[ 17 ]} بما في ذلك توفير المعلومات والخدمات اللوجستية والمهام غير المريحة في البيئات الصناعية.

علم الروبوتات الجماعية هو مجال دراسي يركز على تنسيق والتحكم في عدة روبوتات كنظام واحد. مستوحى من السلوك الناشئ لدى الحشرات الاجتماعية، يعتمد هذا العلم على استخدام قواعد فردية بسيطة نسبيًا لإنتاج سلوكيات جماعية معقدة من خلال التواصل المحلي والتفاعل مع البيئة. ^{[ 18 ]} يتميز هذا النهج باستخدام أعداد كبيرة من الروبوتات البسيطة، ويعزز قابلية التوسع من خلال استخدام أساليب اتصال محلية مثل الترددات الراديوية أو الأشعة تحت الحمراء.

الحوسبة الضوئية نوع من الحوسبة يستخدم الموجات الضوئية، التي غالبًا ما تُنتجها أشعة الليزر أو مصادر غير متماسكة، لمعالجة البيانات وتخزينها ونقلها. ورغم أن هذه التقنية تتمتع بإمكانية توفير نطاق ترددي أعلى من الحواسيب التقليدية التي تستخدم الإلكترونات، إلا أن الأجهزة الكهروضوئية تستهلك كمية كبيرة من الطاقة في عملية تحويل الطاقة الإلكترونية إلى فوتونات والعكس. وتهدف الحواسيب الضوئية بالكامل إلى الاستغناء عن هذه التحويلات، مما يؤدي إلى خفض استهلاك الطاقة الكهربائية. ^{[ 19 ]} تشمل تطبيقات الحوسبة الضوئية رادار الفتحة التركيبية والمُرابطات الضوئية، والتي يمكن استخدامها للكشف عن الأجسام وتتبعها وتصنيفها. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

الإلكترونيات الدورانية هي مجال دراسي يستخدم الدوران الذاتي والعزم المغناطيسي للإلكترونات في الأجهزة الصلبة. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]} وهي تختلف عن الإلكترونيات التقليدية في أنها تستغل دوران الإلكترونات كدرجة حرية إضافية، مما يفتح آفاقًا لتطبيقات محتملة في تخزين البيانات ونقلها، ^{[ 25 ]} بالإضافة إلى الحوسبة الكمومية والعصبية. غالبًا ما تُصنع أنظمة الإلكترونيات الدورانية باستخدام أشباه موصلات مغناطيسية مخففة وسبائك هويسلر.

تُعدّ الإلكترونيات الذرية شكلاً من أشكال الحوسبة التي تستخدم الذرات فائقة البرودة في دوائر الموجات المادية المتماسكة، والتي قد تحتوي على مكونات مشابهة لتلك الموجودة في الأنظمة الإلكترونية أو البصرية. ^{[ 26 ] [ 27 ]} لهذه الدوائر تطبيقات محتملة في العديد من المجالات، بما في ذلك أبحاث الفيزياء الأساسية وتطوير أجهزة عملية مثل أجهزة الاستشعار والحواسيب الكمومية.

علم الموائع، أو المنطق المائع، هو استخدام ديناميكيات الموائع لإجراء عمليات تناظرية أو رقمية في بيئات قد تكون فيها الإلكترونيات غير موثوقة، مثل تلك المعرضة لمستويات عالية من التداخل الكهرومغناطيسي أو الإشعاع المؤين. تعمل الأجهزة المائعية دون أجزاء متحركة، ويمكنها استخدام التضخيم غير الخطي، على غرار الترانزستورات في المنطق الرقمي الإلكتروني. كما تُستخدم الموائع في تقنية النانو والتطبيقات العسكرية.

الحوسبة الكمومية، ربما أشهر طرق الحوسبة غير التقليدية وأكثرها تطورًا، هي نوع من الحوسبة يستخدم مبادئ ميكانيكا الكم، مثل التراكب والتشابك، لإجراء العمليات الحسابية. ^{[ 28 ] [ 29 ]} تستخدم الحواسيب الكمومية الكيوبتات، وهي مشابهة للبتات الكلاسيكية ولكنها قادرة على التواجد في حالات متعددة في آن واحد، لإجراء العمليات. ورغم أن الحواسيب الكمومية الحالية قد لا تتفوق على الحواسيب الكلاسيكية في التطبيقات العملية، إلا أنها تمتلك القدرة على حل بعض المسائل الحسابية، مثل تحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية، بسرعة أكبر بكثير من الحواسيب الكلاسيكية. ومع ذلك، توجد عدة تحديات أمام بناء حواسيب كمومية عملية، بما في ذلك صعوبة الحفاظ على الحالات الكمومية للكيوبتات والحاجة إلى تصحيح الأخطاء. ^{[ 30 ] [ 31 ]} نظرية التعقيد الكمومي هي دراسة التعقيد الحسابي للمسائل فيما يتعلق بالحواسيب الكمومية.

الحوسبة الكمومية العصبية الشكلية ^{[ 32 ] [ 33 ]} (يُشار إليها اختصارًا بـ "الحوسبة الكمومية العصبية الشكلية") هي نوع غير تقليدي من الحوسبة يستخدم الحوسبة العصبية الشكلية لإجراء العمليات الكمومية. وقد طُرحت فكرة إمكانية حساب الخوارزميات الكمومية ، وهي خوارزميات تعمل على نموذج واقعي للحوسبة الكمومية ، بكفاءة مماثلة باستخدام الحوسبة الكمومية العصبية الشكلية. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

يُعد كلٌّ من الحوسبة الكمومية التقليدية والحوسبة الكمومية العصبية نهجين غير تقليديين في الحوسبة، يعتمدان على الفيزياء، ولا يتبعان بنية فون نيومان . كلاهما يُنشئ نظامًا (دائرة) يُمثل المشكلة الفيزيائية المطروحة، ثم يستفيد من خصائص النظام الفيزيائية للبحث عن "الحد الأدنى". تتشابه الحوسبة الكمومية العصبية والحوسبة الكمومية في خصائصها الفيزيائية أثناء الحساب ^{[ 38 ] [ 39 ]} .

الحوسبة فائقة التوصيل هي شكل من أشكال الحوسبة المبردة التي تستغل الخصائص الفريدة للموصلات الفائقة، بما في ذلك الأسلاك ذات المقاومة الصفرية والتبديل فائق السرعة، لترميز البيانات ومعالجتها ونقلها باستخدام كميات تدفق مغناطيسي مفردة. وهي تُستخدم غالبًا في الحوسبة الكمومية وتتطلب التبريد إلى درجات حرارة منخفضة جدًا للتشغيل.

تُعدّ الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) والأنظمة الكهروميكانيكية النانوية (NEMS) تقنياتٍ تستخدم أجهزةً مجهريةً ذات أجزاءٍ متحركة، يتراوح حجمها بين الميكرومترات والنانومترات. تتكون هذه الأجهزة عادةً من وحدة معالجة مركزية (مثل الدوائر المتكاملة) وعدة مكونات تتفاعل مع محيطها، مثل أجهزة الاستشعار. ^{[ 40 ]} تختلف تقنية MEMS وNEMS عن تقنية النانو الجزيئية أو الإلكترونيات الجزيئية في أنها تأخذ في الاعتبار عوامل أخرى مثل كيمياء السطح وتأثيرات الكهرومغناطيسية المحيطة وديناميكيات الموائع. تشمل تطبيقات هذه التقنيات مقاييس التسارع وأجهزة الاستشعار للكشف عن المواد الكيميائية. ^{[ 41 ]}

الحوسبة الجزيئية شكلٌ غير تقليدي من أشكال الحوسبة، إذ تستخدم التفاعلات الكيميائية لإجراء العمليات الحسابية. تُمثَّل البيانات بتغيرات في التركيزات الكيميائية، ^{[ 42 ]} ويهدف هذا النوع من الحوسبة إلى استخدام أصغر البنى المستقرة، كالجزيئات المفردة، كمكونات إلكترونية. يتميز هذا المجال، المعروف أيضًا بالحوسبة الكيميائية أو حوسبة التفاعل والانتشار، عن مجالات البوليمرات الموصلة والإلكترونيات العضوية، التي تستخدم الجزيئات للتأثير على الخصائص الكلية للمواد.

الحوسبة الببتيدية نموذج حسابي يستخدم الببتيدات والأجسام المضادة لحل مسائل NP-complete، وقد ثبتت عالميته الحسابية. وهي توفر مزايا على الحوسبة القائمة على الحمض النووي، مثل عدد أكبر من الوحدات البنائية وتفاعلات أكثر مرونة، إلا أنها لم تُطبّق عمليًا بعد بسبب محدودية توافر الأجسام المضادة وحيدة النسيلة النوعية. ^{[ 43 ] [ 44 ]}

الحوسبة باستخدام الحمض النووي هي فرع من الحوسبة غير التقليدية، تستخدم الحمض النووي وأجهزة البيولوجيا الجزيئية لإجراء العمليات الحسابية. وهي شكل من أشكال الحوسبة المتوازية التي تُمكن من حل بعض المشكلات المتخصصة بسرعة وكفاءة تفوق الحواسيب الإلكترونية التقليدية. ورغم أن الحوسبة باستخدام الحمض النووي لا تُقدم أي إمكانيات جديدة من حيث نظرية الحوسبة ، إلا أنها قادرة على إجراء عدد كبير من العمليات الحسابية المتوازية في وقت واحد. مع ذلك، تتميز الحوسبة باستخدام الحمض النووي بسرعات معالجة أبطأ، كما أن تحليل نتائجها أكثر صعوبة مقارنةً بالحواسيب الرقمية.

الحوسبة الغشائية، والمعروفة أيضًا بأنظمة P، ^{[ 45 ]} هي فرع من علوم الحاسوب يدرس نماذج الحوسبة الموزعة والمتوازية القائمة على بنية ووظيفة الأغشية البيولوجية. في هذه الأنظمة، تُعالج عناصر مثل الرموز أو السلاسل النصية داخل حجيرات محددة بالأغشية، ويلعب التواصل بين هذه الحجيرات ومع البيئة الخارجية دورًا حاسمًا في عملية الحوسبة. أنظمة P هرمية ويمكن تمثيلها بيانيًا، مع وجود قواعد تحكم إنتاج العناصر واستهلاكها ونقلها داخل المناطق وبينها. على الرغم من أن هذه الأنظمة ظلت نظرية إلى حد كبير، ^{[ 46 ]} فقد أظهر بعضها إمكانية حل مسائل NP-complete، واقتُرحت كتطبيقات برمجية للحوسبة غير التقليدية.

تعتمد الحوسبة العصبية الشكلية على استخدام الدوائر الإلكترونية لمحاكاة البنى العصبية البيولوجية الموجودة في الجهاز العصبي البشري، بهدف إنشاء أنظمة عصبية اصطناعية مستوحاة من الأنظمة البيولوجية. ^{[ 49 ] [ 50 ]} يمكن تنفيذ هذه الأنظمة باستخدام مجموعة متنوعة من الأجهزة، مثل المقاومات الذاكرية، ^{[ 51 ]} وذاكرة الإلكترونيات الدورانية، والترانزستورات، ^{[ 52 ] [ 53 ]} ويمكن تدريبها باستخدام مجموعة من الأساليب البرمجية، بما في ذلك خوارزمية الانتشار العكسي للأخطاء ^{[ 54 ]} وقواعد التعلم المتعارف عليها. ^{[ 55 ]} يسعى مجال الهندسة العصبية الشكلية إلى فهم كيفية تأثير تصميم وبنية الأنظمة العصبية الاصطناعية على حساباتها، وتمثيل المعلومات، وقابليتها للتكيف، ووظيفتها العامة، بهدف نهائي يتمثل في إنشاء أنظمة تُظهر خصائص مشابهة لتلك الموجودة في الطبيعة. تُعد الحواسيب الرطبة، المكونة من خلايا عصبية حية، شكلاً مفاهيمياً للحوسبة العصبية الشكلية، وقد تم استكشافها في نماذج أولية محدودة. ^{[ 56 ]} لقد تم بالفعل تصوير مخططات الاتصال العصبي التشريحي عالية الدقة باستخدام المجهر الإلكتروني، ^{[ 57 ]} ويمكن للتسجيل داخل الخلايا القائم على رقائق أشباه الموصلات على نطاق واسع أن يولد خرائط اتصال عصبي فيزيائية تحدد أنواع الاتصال وقوته، ^{[ 58 ]} ويمكن لتقنيات التصوير والتسجيل هذه أن تفيد في تصميم النظام العصبي الشكلي.

الأوتوماتا الخلوية هي نماذج حسابية منفصلة تتكون من شبكة من الخلايا في عدد محدود من الحالات، مثل التشغيل والإيقاف. تُحدد حالة كل خلية بقاعدة ثابتة بناءً على حالات الخلية وجيرانها. توجد أربعة تصنيفات رئيسية للأوتوماتا الخلوية، تتراوح من الأنماط التي تستقر على التجانس إلى تلك التي تصبح بالغة التعقيد وربما كاملة تورينج. يشير مصطلح الحوسبة غير المتبلورة إلى دراسة الأنظمة الحسابية التي تستخدم أعدادًا كبيرة من المعالجات المتوازية ذات القدرة الحسابية المحدودة والتفاعلات المحلية، بغض النظر عن الركيزة الفيزيائية. يمكن إيجاد أمثلة على الحوسبة غير المتبلورة التي تحدث بشكل طبيعي في علم الأحياء النمائي، وعلم الأحياء الجزيئي، والشبكات العصبية، والهندسة الكيميائية. يهدف علم الحوسبة غير المتبلورة إلى فهم وتصميم أنظمة جديدة من خلال توصيف الخوارزميات غير المتبلورة كأشكال تجريدية.

الحوسبة التطورية هي نوع من الذكاء الاصطناعي والحوسبة المرنة، تستخدم خوارزميات مستوحاة من التطور البيولوجي لإيجاد حلول مثلى لمجموعة واسعة من المشكلات. تتضمن هذه العملية توليد مجموعة أولية من الحلول المرشحة، ثم إزالة الحلول الأقل ملاءمة بشكل عشوائي، وإدخال تغييرات عشوائية صغيرة لإنشاء جيل جديد. تخضع مجموعة الحلول للاختيار الطبيعي أو الاصطناعي والطفرة، مما يؤدي إلى تطورها نحو تحسين لياقتها وفقًا لدالة اللياقة المختارة. أثبتت الحوسبة التطورية فعاليتها في مختلف سياقات المشكلات، ولها تطبيقات في كل من علوم الحاسوب وعلم الأحياء التطوري.

الحوسبة الثلاثية هي نوع من الحوسبة يستخدم المنطق الثلاثي ، أو الأساس 3، في حساباته بدلاً من النظام الثنائي الأكثر شيوعًا . تستخدم الحواسيب الثلاثية وحدات ثلاثية (trits)، والتي يمكن تعريفها بعدة طرق، منها الثلاثي غير المتوازن، والثلاثي غير المتوازن الكسري، والثلاثي المتوازن، ومنطق الحالة المجهولة. تستخدم الحواسيب الكمومية الثلاثية وحدات ثلاثية (qutrits) بدلاً من وحدات ثلاثية (trits). حلت الحواسيب الثنائية محل الحوسبة الثلاثية إلى حد كبير، ولكن تم اقتراح استخدامها في الأجهزة عالية السرعة ومنخفضة استهلاك الطاقة التي تستخدم وصلة جوزيفسون كخلية ذاكرة ثلاثية متوازنة.

الحوسبة العكسية نوع من الحوسبة غير التقليدية حيث يمكن عكس العملية الحسابية إلى حد ما. ولكي تكون العملية الحسابية عكسية، يجب أن تكون العلاقة بين الحالات وخلفائها علاقة واحد لواحد، ويجب ألا تؤدي العملية إلى زيادة في الإنتروبيا الفيزيائية. الدوائر الكمومية عكسية طالما أنها لا تؤدي إلى انهيار الحالات الكمومية، والدوال العكسية تقابلية، أي أن لها نفس عدد المدخلات والمخرجات. ^{[ 60 ]}

الحوسبة الفوضوية نوع من الحوسبة غير التقليدية التي تستخدم الأنظمة الفوضوية لإجراء العمليات الحسابية. يمكن استخدام هذه الأنظمة لإنشاء بوابات منطقية، كما يمكن التبديل بينها بسرعة بين أنماط مختلفة، مما يجعلها مفيدة للتطبيقات المقاومة للأعطال والحوسبة المتوازية. وقد طُبقت الحوسبة الفوضوية في مجالات متنوعة كالأرصاد الجوية وعلم وظائف الأعضاء والتمويل.

الحوسبة العشوائية هي طريقة حسابية تمثل القيم المستمرة كسلاسل من البتات العشوائية، وتُجري عمليات معقدة باستخدام عمليات بسيطة على مستوى البتات في هذه السلاسل. يمكن اعتبارها حاسوبًا هجينًا تناظريًا/رقميًا، وتتميز بخاصية الدقة التدريجية، حيث تزداد دقة الحساب مع امتداد سلسلة البتات. يمكن استخدام الحوسبة العشوائية في الأنظمة التكرارية لتحقيق تقارب أسرع، ولكنها قد تكون مكلفة نظرًا للحاجة إلى توليد سلاسل بتات عشوائية، كما أنها عرضة للفشل إذا لم يتحقق افتراض استقلالية سلاسل البتات. وتُعد أيضًا محدودة في قدرتها على أداء بعض الوظائف الرقمية.