Alan Turing. Oracle ennustaa kaaoksesta
Alan Turing haaveili "oraakkelin" luomisesta, joka pystyy vastaamaan mihin tahansa kysymykseen. Hän tai kukaan muu ei rakentanut sellaista konetta. Kuitenkin tietokonemallia, jonka nerokas matemaatikko keksi vuonna 1936, voidaan pitää tietokoneajan matriisina - yksinkertaisista laskimista tehokkaisiin supertietokoneisiin.
Turingin rakentama kone on yksinkertainen algoritminen laite, jopa primitiivinen verrattuna nykypäivän tietokoneisiin ja ohjelmointikieliin. Ja silti se on tarpeeksi vahva mahdollistamaan monimutkaisimpienkin algoritmien suorittamisen.
Alan Turing
Klassisessa määritelmässä Turingin konetta kuvataan algoritmien suorittamiseen käytettävän tietokoneen abstraktiksi malliksi, joka koostuu äärettömän pitkästä nauhasta, joka on jaettu kenttiin, joihin dataa kirjoitetaan. Nauha voi olla loputon toiselta puolelta tai molemmilta puolilta. Jokainen kenttä voi olla jossakin N tilasta. Kone sijaitsee aina jonkin kentän yläpuolella ja on jossakin M-tilassa. Koneen tilan ja kentän yhdistelmästä riippuen kone kirjoittaa kenttään uuden arvon, muuttaa tilaa ja voi sitten siirtää yhden kentän oikealle tai vasemmalle. Tätä toimintoa kutsutaan tilaukseksi. Turingin konetta ohjataan luettelolla, joka sisältää minkä tahansa määrän tällaisia ohjeita. Numerot N ja M voivat olla mitä tahansa, kunhan ne ovat äärellisiä. Turingin koneen ohjeluetteloa voidaan pitää sen ohjelmana.
Perusmallissa on soluihin (nelioihin) jaettu syöttönauha ja nauhapää, joka pystyy tarkkailemaan vain yhtä solua kerrallaan. Jokainen solu voi sisältää yhden merkin äärellisestä merkkiaakkosesta. Perinteisesti katsotaan, että syöttösymbolien sarja sijoitetaan nauhalle, alkaen vasemmalta, loput solut (syöttösymbolien oikealla puolella) täytetään nauhan erityisellä symbolilla.
Näin ollen Turingin kone koostuu seuraavista elementeistä:
- liikkuva luku-/kirjoituspää, joka voi liikkua nauhan poikki liikuttaen ruutua kerrallaan;
- äärellinen joukko tiloja;
- viimeinen merkki aakkoset;
- loputon nauha, jossa on merkittyjä neliöitä, joista jokainen voi sisältää yhden merkin;
- tilasiirtymäkaavio ohjeineen, jotka aiheuttavat muutoksia jokaisessa pysähdyksessä.
Hypertietokoneet
Turingin kone todistaa, että jokaisella rakentamallamme tietokoneella on väistämättömiä rajoituksia. Esimerkiksi liittyy kuuluisaan Gödelin epätäydellisyyslauseeseen. Eräs englantilainen matemaatikko osoitti, että on ongelmia, joita tietokone ei pysty ratkaisemaan, vaikka käytämme tähän tarkoitukseen kaikkia maailman laskennallisia petaflopseja. Et esimerkiksi koskaan voi tietää, joutuuko ohjelma loputtomasti toistuvaan loogiseen silmukkaan vai pystyykö se lopettamaan - kokeilematta ensin ohjelmaa, joka on vaarassa joutua silmukkaan jne. (kutsutaan stop-ongelmaksi). Näiden mahdottomuuksien vaikutus Turingin koneen luomisen jälkeen rakennetuissa laitteissa on muun muassa tietokoneen käyttäjille tuttu ”kuoleman sininen näyttö”.
Alan Turingin kirjan kansi
Fuusio-ongelma, kuten Java Siegelmanin vuonna 1993 julkaistu työ osoittaa, voidaan ratkaista neuroverkkoon perustuvalla tietokoneella, joka koostuu prosessoreista, jotka on kytketty toisiinsa aivojen rakennetta jäljittelevällä tavalla. laskennallinen tulos yhdestä "syötöstä" toiseen. On syntynyt käsite "hypertietokoneet", jotka käyttävät maailmankaikkeuden perusmekanismeja laskelmien suorittamiseen. Nämä olisivat - kuinka eksoottiselta se kuulostaakin - koneita, jotka suorittavat äärettömän määrän operaatioita rajallisessa ajassa. Mike Stannett brittiläisestä Sheffieldin yliopistosta ehdotti esimerkiksi elektronin käyttöä vetyatomissa, joka teoriassa voi olla olemassa äärettömässä määrässä tiloja. Jopa kvanttitietokoneet kalpeutuvat näiden käsitteiden rohkeuden edessä.
Viime vuosina tiedemiehet ovat palanneet unelmaan "oraakkelista", jota Turing itse ei koskaan rakentanut tai edes yrittänyt. Emmett Redd ja Steven Younger Missourin yliopistosta uskovat, että on mahdollista luoda "Turing-superkone". Ne noudattavat samaa polkua, jonka edellä mainittu Chava Siegelman kulki rakentaen hermoverkkoja, joissa tulo-lähdössä on nolla-ykkösten sijaan koko joukko tiloja - signaalista "täysin päällä" ja "täysin pois päältä". . Kuten Redd selittää NewScientistin heinäkuun 2015 numerossa, "0:n ja 1:n välissä on ääretön".
Rouva Siegelman liittyi kahden missourilaisen tutkijan joukkoon, ja yhdessä he alkoivat tutkia kaaoksen mahdollisuuksia. Suositun kuvauksen mukaan kaaosteoria viittaa siihen, että perhosen siipien räpyttely toisessa pallonpuoliskossa aiheuttaa hurrikaanin toisessa. Turingin superkonetta rakentavilla tutkijoilla on pitkälti sama mielessä - järjestelmä, jossa pienillä muutoksilla on suuret seuraukset.
Siegelmanin, Reddin ja Youngerin työn ansiosta vuoden 2015 loppuun mennessä pitäisi rakentaa kaksi prototyyppiä kaaokseen perustuvaa tietokonetta. Yksi niistä on hermoverkko, joka koostuu kolmesta tavanomaisesta elektronisesta komponentista, jotka on yhdistetty yhdellätoista synaptisella yhteydellä. Toinen on fotoninen laite, joka käyttää valoa, peilejä ja linssejä luodakseen uudelleen yksitoista neuronia ja 3600 synapsia.
Monet tiedemiehet ovat skeptisiä, että "super-Turingin" rakentaminen on realistista. Toisille tällainen kone olisi fyysinen virkistys luonnon satunnaisuudesta. Luonnon kaikkitietävyys, se, että se tietää kaikki vastaukset, johtuu siitä, että se on luonto. Järjestelmä, joka toistaa luontoa, maailmankaikkeus, tietää kaiken, on oraakkeli, koska se on sama kuin kaikki muutkin. Ehkä tämä on tie keinotekoiseen superälyyn, johonkin, joka luo riittävästi uudelleen ihmisaivojen monimutkaisuuden ja kaoottisen työn. Turing itse ehdotti kerran radioaktiivisen radiumin sijoittamista tietokoneeseen, jonka hän oli suunnitellut tekemään laskelmiensa tuloksista kaoottisia ja satunnaisia.
Vaikka kaaokseen perustuvien superkoneiden prototyypit toimivatkin, ongelmana on kuitenkin se, kuinka todistaa, että ne todella ovat näitä superkoneita. Tiedemiehillä ei ole vielä ideaa sopivasta seulontatestistä. Tämän tarkistamiseen käytettävän vakiotietokoneen näkökulmasta superkoneita voidaan pitää ns. virheellisinä eli järjestelmävirheinä. Ihmisen näkökulmasta kaikki voi olla täysin käsittämätöntä ja ... kaoottista.
