Alans Tjūrings. Orākuls prognozē no haosa
Alans Tjūrings sapņoja izveidot "orākulu", kas spēj atbildēt uz jebkuru jautājumu. Ne viņš, ne kāds cits tādu mašīnu neuzbūvēja. Tomēr datora modeli, ar kuru izcilais matemātiķis nāca klajā 1936. gadā, var uzskatīt par datoru laikmeta matricu – no vienkāršiem kalkulatoriem līdz jaudīgiem superdatoriem.
Tjūringa uzbūvētā mašīna ir vienkārša algoritmiska ierīce, pat primitīva salīdzinājumā ar mūsdienu datoriem un programmēšanas valodām. Un tomēr tas ir pietiekami spēcīgs, lai ļautu izpildīt pat vissarežģītākos algoritmus.
Alans Tjūrings
Klasiskajā definīcijā Tjūringa mašīna ir aprakstīta kā abstrakts datora modelis, ko izmanto algoritmu izpildei, kas sastāv no bezgala garas lentes, kas sadalīta laukos, kuros tiek ierakstīti dati. Lente var būt bezgalīga vienā vai abās pusēs. Katrs lauks var būt vienā no N stāvokļiem. Iekārta vienmēr atrodas virs kāda no laukiem un atrodas vienā no M stāvokļiem. Atkarībā no mašīnas stāvokļa un lauka kombinācijas iekārta ieraksta laukā jaunu vērtību, maina stāvokli un pēc tam var pārvietot vienu lauku pa labi vai pa kreisi. Šo darbību sauc par pasūtījumu. Tjūringa mašīnu kontrolē saraksts, kurā ir neierobežots skaits šādu instrukciju. Skaitļi N un M var būt jebkuri, ja vien tie ir galīgi. Tjūringa mašīnas instrukciju sarakstu var uzskatīt par tās programmu.
Pamata modelim ir ievades lente, kas sadalīta šūnās (kvadrātos) un lentes galva, kas jebkurā laikā var novērot tikai vienu šūnu. Katrā šūnā var būt viena rakstzīme no ierobežota rakstzīmju alfabēta. Parasti tiek uzskatīts, ka ievades simbolu secība tiek novietota uz lentes, sākot no kreisās puses, atlikušās šūnas (pa labi no ievades simboliem) tiek aizpildītas ar īpašu lentes simbolu.
Tādējādi Tjūringa mašīna sastāv no šādiem elementiem:
- kustīga lasīšanas/rakstīšanas galviņa, kas var pārvietoties pa lenti, pārvietojot pa vienu kvadrātu;
- ierobežots stāvokļu kopums;
- beigu rakstzīmju alfabēts;
- bezgalīga josla ar atzīmētiem kvadrātiem, no kuriem katrā var būt viena rakstzīme;
- stāvokļa pārejas diagramma ar instrukcijām, kas izraisa izmaiņas katrā pieturā.
Hiperdatori
Tjūringa mašīna pierāda, ka jebkuram mūsu izveidotajam datoram būs neizbēgami ierobežojumi. Piemēram, saistīts ar slaveno Gēdela nepabeigtības teorēmu. Kāds angļu matemātiķis pierādīja, ka ir problēmas, kuras dators nevar atrisināt, pat ja šim nolūkam izmantojam visus pasaules skaitļošanas petaflopus. Piemēram, jūs nekad nevarat pateikt, vai programma iekļūs bezgalīgi atkārtojošā loģiskā cilpā, vai arī tā varēs beigties, vispirms neizmēģinot programmu, kas riskē iekļūt cilpā utt. (saukta par apturēšanas problēmu). Šo neiespējamību efekts ierīcēs, kas uzbūvētas pēc Tjūringa mašīnas izveides, cita starpā ir datoru lietotājiem pazīstamais "nāves zilais ekrāns".
Alana Tjūringa grāmatas vāks
Kodolsintēzes problēmu, kā liecina 1993. gadā publicētais Java Siegelman darbs, var atrisināt ar datoru, kura pamatā ir neironu tīkls, kas sastāv no procesoriem, kas savienoti viens ar otru tādā veidā, kas atdarina smadzeņu struktūru, ar skaitļošanas rezultāts no viena iet uz "ievadi" uz otru. Ir radies jēdziens "hiperdatori", kas aprēķinu veikšanai izmanto Visuma fundamentālos mehānismus. Tās būtu – lai cik eksotiski tas arī neizklausītos – mašīnas, kas veic bezgalīgu skaitu darbību ierobežotā laikā. Maiks Stenets no Lielbritānijas Šefīldas universitātes ierosināja, piemēram, izmantot elektronu ūdeņraža atomā, kas teorētiski var pastāvēt bezgalīgi daudzos stāvokļos. Pat kvantu datori nobāl šo jēdzienu pārdrošības priekšā.
Pēdējos gados zinātnieki atgriežas pie sapņa par "orākulu", ko Tjūrings pats nekad nav uzbūvējis un pat nemēģinājis. Emets Reds un Stīvens Jangers no Misūri universitātes uzskata, ka ir iespējams izveidot "Tjūringa supermašīnu". Viņi iet to pašu ceļu, ko gāja iepriekšminētais Čava Zīgelmans, veidojot neironu tīklus, kuros ieejā-izejā nulles viena vērtību vietā ir vesela virkne stāvokļu - no signāla “pilnībā ieslēgts” līdz “pilnībā izslēgts”. . Kā Redds skaidro NewScientist 2015. gada jūlija numurā, “starp 0 un 1 atrodas bezgalība”.
Zīgelmanes kundze pievienojās diviem Misūri štata pētniekiem, un viņi kopā sāka pētīt haosa iespējas. Saskaņā ar populāro aprakstu haosa teorija liecina, ka tauriņa spārnu plivināšana vienā puslodē izraisa viesuļvētru otrā. Zinātniekiem, kuri būvē Tjūringa supermašīnu, ir prātā tas pats - sistēma, kurā nelielām izmaiņām ir lielas sekas.
Līdz 2015. gada beigām, pateicoties Zīgelmana, Redda un Youngera darbam, vajadzētu uzbūvēt divus uz haosu balstītus datoru prototipus. Viens no tiem ir neironu tīkls, kas sastāv no trim tradicionāliem elektroniskiem komponentiem, kas savienoti ar vienpadsmit sinaptiskiem savienojumiem. Otrā ir fotoniskā ierīce, kas izmanto gaismu, spoguļus un lēcas, lai atjaunotu vienpadsmit neironus un 3600 sinapses.
Daudzi zinātnieki ir skeptiski noskaņoti, ka "super-Tjūringa" izveide ir reāla. Citiem šāda mašīna būtu dabas nejaušības fiziska atpūta. Dabas visuzināšana, tas, ka viņa zina visas atbildes, izriet no viņas dabas. Sistēma, kas atražo dabu, Visumu, zina visu, ir orākuls, jo tā ir tāda pati kā visi pārējie. Iespējams, tas ir ceļš uz mākslīgo superinteliģenci, uz kaut ko tādu, kas adekvāti atjauno cilvēka smadzeņu sarežģītību un haotisko darbu. Pats Tjūrings reiz ieteica ievietot radioaktīvo rādiju datorā, kuru viņš bija izstrādājis, lai padarītu viņa aprēķinu rezultātus haotiskus un nejaušus.
Tomēr, pat ja uz haosu balstītu supermašīnu prototipi darbojas, problēma paliek, kā pierādīt, ka tās patiešām ir šīs supermašīnas. Zinātniekiem vēl nav ideju par piemērotu skrīninga testu. No standarta datora viedokļa, ar kuru varētu to pārbaudīt, supermašīnas var uzskatīt par tā sauktajām kļūdainajām, tas ir, sistēmas kļūdām. No cilvēciskā viedokļa viss var būt pilnīgi nesaprotams un ... haotisks.
