Alan Turing. Az Oracle a káoszból jósol

Alan Turing egy olyan „orákulum” létrehozásáról álmodott, amely képes válaszolni minden kérdésre. Sem ő, sem más nem épített ilyen gépet. A zseniális matematikus 1936-ban kidolgozott számítógépes modellje azonban a számítógép-korszak mátrixának tekinthető – az egyszerű számológépektől a nagy teljesítményű szuperszámítógépekig.

A Turing által épített gép egy egyszerű algoritmikus eszköz, a mai számítógépekhez és programozási nyelvekhez képest még primitív is. Ennek ellenére elég erős ahhoz, hogy a legbonyolultabb algoritmusokat is lehessen végrehajtani.

Alan Turing

A klasszikus definíció szerint a Turing-gépet az algoritmusok végrehajtására használt számítógép absztrakt modelljeként írják le, amely egy végtelenül hosszú szalagból áll, amely mezőkre van felosztva, és amelyekbe adatokat írnak. A szalag lehet végtelen az egyik vagy mindkét oldalon. Mindegyik mező N állapot egyikében lehet. A gép mindig az egyik mező felett helyezkedik el, és az egyik M-állapotban van. A gép állapotának és mezőjének kombinációjától függően a gép új értéket ír a mezőbe, megváltoztatja az állapotot, majd egy mezőt jobbra vagy balra mozgathat. Ezt a műveletet rendelésnek nevezzük. A Turing-gépet tetszőleges számú ilyen utasítást tartalmazó lista vezérli. Az N és M számok bármiek lehetnek, feltéve, hogy végesek. A Turing-géphez tartozó utasítások listája felfogható a programjának.

Az alapmodell rendelkezik egy cellákra (négyzetekre) osztott bemeneti szalaggal és egy szalagfejjel, amely egyszerre csak egy cellát képes megfigyelni. Minden cella tartalmazhat egy karaktert a karakterek véges ábécéjéből. Hagyományosan úgy tekintjük, hogy a bemeneti szimbólumok sorozatát a szalagra helyezzük, balról kezdve, a többi cellát (a bemeneti szimbólumoktól jobbra) a szalag speciális szimbólumával töltjük ki.

Így egy Turing-gép a következő elemekből áll:

• mozgatható olvasó/író fej, amely a szalagon át tud mozogni, egy-egy négyzetet mozgatva;
• állapotok véges halmaza;
• végső karakter ábécé;
• egy végtelenített csík megjelölt négyzetekkel, amelyek mindegyike egy szimbólumot tartalmazhat;
• állapotátmenet diagramja olyan utasításokkal, amelyek minden megállóban változást okoznak.

Hiperszámítógépek

A Turing-gép bizonyítja, hogy minden általunk készített számítógépnek elkerülhetetlen korlátai vannak. Például a híres Gödel hiányossági tételhez kapcsolódóan. Egy angol matematikus bebizonyította, hogy vannak olyan problémák, amelyeket a számítógép nem tud megoldani, még akkor sem, ha a világ összes számítási petaflopját használjuk erre a célra. Például soha nem lehet megmondani, hogy egy program bekerül-e egy végtelenül ismétlődő logikai hurokba, vagy képes lesz-e befejezni – anélkül, hogy először kipróbálnánk egy olyan programot, amely hurokba kerül stb. (úgynevezett stop probléma). Ezeknek a lehetetlenségeknek a hatása a Turing-gép megalkotása után épített eszközökben többek között a számítógép-felhasználók számára ismerős „halálkék képernyő”.

Alan Turing könyv borítója

A fúziós probléma, amint azt Java Siegelman 1993-ban megjelent munkája is mutatja, megoldható egy neurális hálózatra épülő számítógéppel, amely az agy szerkezetét utánzó módon összekapcsolt processzorokból áll, egy számítási eredmény, amely az egyik „bemenetére” kerül a másikra. Megjelent a „hiperszámítógépek” fogalma, amelyek az univerzum alapvető mechanizmusait használják fel számítások elvégzésére. Ezek – bármilyen egzotikusan hangzik is – olyan gépek lennének, amelyek véges idő alatt végtelen számú műveletet hajtanak végre. Mike Stannett, a British University of Sheffield munkatársa például egy elektron alkalmazását javasolta egy hidrogénatomban, amely elméletileg végtelen számú állapotban létezhet. Még a kvantumszámítógépek is elsápadnak e fogalmak merészsége előtt.

Az elmúlt években a tudósok visszatértek egy olyan „jóslás” álmához, amelyet Turing maga soha nem épített meg, és nem is próbált ki. Emmett Redd és Steven Younger, a Missouri Egyetem munkatársa úgy gondolja, hogy lehetséges egy "Turing-szupergépet" létrehozni. Ugyanazt az utat követik, mint a már említett Chava Siegelman, neurális hálózatokat építettek fel, amelyekben a bemeneten-kimeneten a nulla-egyes értékek helyett az állapotok egész sora van - a „teljesen bekapcsolt” jeltől a „teljesen kikapcsolt”ig. . Ahogy Redd a NewScientist 2015. júliusi számában kifejti, „0 és 1 között a végtelenség van”.

Mrs. Siegelman csatlakozott két missouri kutatóhoz, és együtt kezdték el feltárni a káosz lehetőségeit. A közkeletű leírás szerint a káoszelmélet azt sugallja, hogy a pillangó szárnyainak csapkodása az egyik féltekén hurrikánt okoz a másikban. A Turing-szupergépet építő tudósok nagyjából ugyanezt gondolják – egy olyan rendszert, amelyben a kis változtatásoknak nagy következményei vannak.

2015 végére Siegelman, Redd és Younger munkájának köszönhetően két prototípus káoszalapú számítógép készülhet. Az egyik egy neurális hálózat, amely három hagyományos elektronikus komponensből áll, amelyeket tizenegy szinaptikus kapcsolat köt össze. A második egy fotonikus eszköz, amely fényt, tükröket és lencséket használ tizenegy neuron és 3600 szinapszis újraalkotására.

Sok tudós szkeptikus, hogy egy "szuper-Turing" építése reális. Mások számára egy ilyen gép a természet véletlenszerűségének fizikai felfrissülése lenne. A természet mindentudása, az, hogy minden választ tud, abból fakad, hogy ez a természet. A természetet reprodukáló rendszer, az Univerzum, mindent tud, egy orákulum, mert ugyanaz, mint mindenki más. Talán ez az út egy mesterséges szuperintelligenciához, valamihez, ami megfelelően újrateremti az emberi agy összetettségét és kaotikus munkáját. Turing egyszer maga javasolta, hogy helyezzenek radioaktív rádiumot egy számítógépbe, amelyet azért tervezett, hogy számításai eredményeit kaotikussá és véletlenszerűvé tegye.

Azonban még ha a káoszra épülő szupergépek prototípusai működnek is, a probléma továbbra is az, hogyan bizonyítsuk be, hogy valóban ezek a szupergépek. A tudósoknak még nincs ötletük a megfelelő szűrővizsgálatra. Egy szabványos számítógép szempontjából, amellyel ezt ellenőrizni lehetne, a szupergépek úgynevezett hibásnak, azaz rendszerhibának tekinthetők. Emberi szempontból minden lehet teljesen érthetetlen és ... kaotikus.