Alanas Turingas. Oracle prognozuoja iš chaoso

Alanas Turingas svajojo sukurti „orakulą“, galintį atsakyti į bet kurį klausimą. Nei jis, nei kas nors kitas tokios mašinos nesukūrė. Tačiau kompiuterinį modelį, kurį genialus matematikas sugalvojo 1936 m., galima laikyti kompiuterių amžiaus matrica – nuo ​​paprastų skaičiuoklių iki galingų superkompiuterių.

Turingo sukurta mašina yra paprastas algoritminis įrenginys, netgi primityvus, palyginti su šiandieniniais kompiuteriais ir programavimo kalbomis. Ir vis dėlto jis yra pakankamai stiprus, kad leistų vykdyti net sudėtingiausius algoritmus.

Alanas Turingas

Klasikiniame apibrėžime Tiuringo mašina apibūdinama kaip abstraktus algoritmams vykdyti naudojamo kompiuterio modelis, susidedantis iš be galo ilgos juostos, suskirstytos į laukus, kuriuose įrašomi duomenys. Juosta gali būti begalinė iš vienos pusės arba iš abiejų pusių. Kiekvienas laukas gali būti vienoje iš N būsenų. Mašina visada yra virš vieno iš laukų ir yra vienoje iš M būsenų. Priklausomai nuo mašinos būsenos ir lauko derinio, įrenginys į lauką įrašo naują reikšmę, pakeičia būseną ir gali perkelti vieną lauką į dešinę arba į kairę. Ši operacija vadinama užsakymu. Tiuringo mašina valdoma sąrašu, kuriame yra bet koks tokių instrukcijų skaičius. Skaičiai N ir M gali būti bet kokie, jei tik jie yra baigtiniai. Turingo mašinos instrukcijų sąrašas gali būti laikomas jos programa.

Pagrindiniame modelyje yra įvesties juosta, padalyta į langelius (kvadratus) ir juostos galvutė, kuri vienu metu gali stebėti tik vieną langelį. Kiekviename langelyje gali būti vienas simbolis iš baigtinės simbolių abėcėlės. Tradiciškai laikoma, kad įvesties simbolių seka dedama ant juostos, pradedant nuo kairės, likusieji langeliai (dešinėje nuo įvesties simbolių) užpildomi specialiu juostos simboliu.

Taigi Tiuringo mašiną sudaro šie elementai:

• kilnojama skaitymo / rašymo galvutė, kuri gali judėti juostoje, judant po vieną kvadratą;
• baigtinis būsenų rinkinys;
• galutinis simbolių abėcėlė;
• begalinė juostelė su pažymėtais kvadratais, kurių kiekviename gali būti po vieną simbolį;
• būsenos perėjimo diagrama su instrukcijomis, kurios sukelia pokyčius kiekvienoje stotelėje.

Hiperkompiuteriai

Turingo mašina įrodo, kad bet kuris mūsų sukurtas kompiuteris turės neišvengiamų apribojimų. Pavyzdžiui, susijusi su garsiąja Gödelio neužbaigtumo teorema. Anglų matematikas įrodė, kad yra problemų, kurių kompiuteris negali išspręsti, net jei tam panaudotume visus pasaulio skaičiavimo petaflopus. Pavyzdžiui, niekada negalite pasakyti, ar programa pateks į be galo pasikartojančią loginę ciklą, ar ji galės baigtis – prieš tai neišbandę programos, kuri rizikuoja patekti į kilpą ir pan. (vadinama sustabdymo problema). Šių neįmanomybių poveikis įrenginiuose, sukurtuose po Turingo mašinos sukūrimo, be kita ko, yra kompiuterių naudotojams pažįstamas „mėlynasis mirties ekranas“.

Alano Turingo knygos viršelis

Sintezės problemą, kaip rodo 1993 m. paskelbtas Java Siegelman darbas, gali išspręsti kompiuteris, pagrįstas neuroniniu tinklu, kurį sudaro procesoriai, sujungti vienas su kitu taip, kad imituotų smegenų struktūrą. skaičiavimo rezultatas, kai vienas eina „įvesti“ į kitą. Atsirado sąvoka „hiperkompiuteriai“, kurie skaičiavimams atlikti naudoja pagrindinius visatos mechanizmus. Tai būtų – kad ir kaip egzotiškai tai skambėtų – mašinos, kurios per ribotą laiką atlieka begalinį skaičių operacijų. Mike'as Stannettas iš Britų Šefildo universiteto pasiūlė, pavyzdžiui, panaudoti elektroną vandenilio atome, kuris teoriškai gali egzistuoti begaliniame skaičiuje būsenų. Net kvantiniai kompiuteriai nublanksta prieš šių sąvokų įžūlumą.

Pastaraisiais metais mokslininkai grįžta prie svajonės apie „orakulą“, kurio pats Turingas niekada nepastatė ir net nebandė. Emmettas Reddas ir Stephenas Youngeris iš Misūrio universiteto mano, kad įmanoma sukurti „Turingo supermašiną“. Jie eina tuo pačiu keliu, kuriuo ėjo minėtasis Chava Siegelmanas, kurdamas neuroninius tinklus, kurių įėjime-išėjime vietoje nulinių vienetų verčių yra daugybė būsenų – nuo ​​signalo „visiškai įjungtas“ iki „visiškai išjungtas“. . Kaip Reddas aiškina 2015 m. liepos mėn. „NewScientist“ numeryje, „tarp 0 ir 1 yra begalybė“.

Ponia Siegelman prisijungė prie dviejų Misūrio tyrinėtojų ir kartu jie pradėjo tyrinėti chaoso galimybes. Remiantis populiariu apibūdinimu, chaoso teorija teigia, kad drugelio sparnų plakimas viename pusrutulyje sukelia uraganą kitame. Mokslininkai, kuriantys Turingo supermašiną, turi daug galvoje – sistemą, kurioje maži pokyčiai turi didelių pasekmių.

Iki 2015 m. pabaigos Siegelmano, Reddo ir Youngerio darbo dėka turėtų būti sukurti du chaosu pagrįsti kompiuterių prototipai. Vienas iš jų – neuroninis tinklas, susidedantis iš trijų įprastinių elektroninių komponentų, sujungtų vienuolika sinapsinių jungčių. Antrasis yra fotoninis prietaisas, kuris naudoja šviesą, veidrodžius ir lęšius, kad atkurtų vienuolika neuronų ir 3600 sinapsių.

Daugelis mokslininkų skeptiškai vertina tai, kad „super-Turingo“ kūrimas yra realus. Kitiems tokia mašina būtų fizinis gamtos atsitiktinumo poilsis. Gamtos visažiniškumas, tai, kad ji žino visus atsakymus, kyla iš to, kad ji yra gamta. Sistema, kuri atkuria gamtą, Visatą, viską žino, yra orakulas, nes ji tokia pati kaip ir visi. Galbūt tai yra kelias į dirbtinį superintelektą, į kažką, kas tinkamai atkuria žmogaus smegenų sudėtingumą ir chaotišką darbą. Pats Turingas kartą pasiūlė įdėti radioaktyvaus radžio į kompiuterį, kurį jis sukūrė, kad jo skaičiavimų rezultatai būtų chaotiški ir atsitiktiniai.

Tačiau net jei chaosu pagrįstų supermašinų prototipai veikia, problema išlieka, kaip įrodyti, kad tai tikrai šios supermašinos. Mokslininkai dar neturi idėjos dėl tinkamo atrankos testo. Standartinio kompiuterio, kuriuo būtų galima tai patikrinti, požiūriu, supermašinos gali būti laikomos vadinamosiomis klaidingomis, tai yra sistemos klaidomis. Žmogaus požiūriu viskas gali būti visiškai nesuprantama ir... chaotiška.