Alan Turing. Oracle napoveduje iz kaosa
Alan Turing je sanjal o ustvarjanju "preročišča", ki bi lahko odgovoril na vsako vprašanje. Ne on ne kdo drug ni zgradil takšnega stroja. Vendar pa lahko računalniški model, ki ga je briljantni matematik izdelal leta 1936, štejemo za matriko računalniške dobe – od preprostih kalkulatorjev do zmogljivih superračunalnikov.
Stroj, ki ga je izdelal Turing, je preprosta algoritemska naprava, celo primitivna v primerjavi z današnjimi računalniki in programskimi jeziki. Pa vendar je dovolj močan, da omogoča izvedbo tudi najbolj zapletenih algoritmov.
Alan Turing
V klasični definiciji je Turingov stroj opisan kot abstraktni model računalnika, ki se uporablja za izvajanje algoritmov, sestavljen iz neskončno dolgega traku, razdeljenega na polja, v katera so zapisani podatki. Trak je lahko neskončen na eni ali na obeh straneh. Vsako polje je lahko v enem od N stanj. Avto se vedno nahaja nad enim od polj in je v enem od M-stanj. Glede na kombinacijo stanja stroja in polja stroj zapiše novo vrednost v polje, spremeni stanje in nato lahko eno polje premakne v desno ali levo. Ta operacija se imenuje naročilo. Turingov stroj nadzira seznam, ki vsebuje poljubno število takih navodil. Števili N in M sta lahko karkoli, če sta končni. Seznam navodil za Turingov stroj lahko razumemo kot njegov program.
Osnovni model ima vhodni trak, razdeljen na celice (kvadrate), in glavo traku, ki lahko v danem trenutku opazuje samo eno celico. Vsaka celica lahko vsebuje en znak iz končne abecede znakov. Običajno se šteje, da je zaporedje vhodnih simbolov postavljeno na trak, začenši z leve, preostale celice (desno od vhodnih simbolov) so napolnjene s posebnim simbolom traku.
Tako je Turingov stroj sestavljen iz naslednjih elementov:
- premična glava za branje/pisanje, ki se lahko premika po traku in se premika en kvadrat naenkrat;
- končna množica stanj;
- abeceda končnih znakov;
- neskončen trak z označenimi kvadratki, od katerih lahko vsak vsebuje en simbol;
- diagram prehoda stanja z navodili, ki povzročajo spremembe na vsaki postaji.
Hiperračunalniki
Turingov stroj dokazuje, da bo imel vsak računalnik, ki ga izdelamo, neizogibne omejitve. Na primer, povezan s slavnim Gödelovim izrekom o nepopolnosti. Angleški matematik je dokazal, da obstajajo problemi, ki jih računalnik ne more rešiti, tudi če v ta namen uporabimo vse računalniške petaflope sveta. Na primer, nikoli ne morete povedati, ali bo program zašel v neskončno ponavljajočo se logično zanko ali ali se bo lahko končal - ne da bi prej poskusili s programom, ki tvega, da bo zašel v zanko itd. (imenovano problem zaustavitve). Učinek teh nezmožnosti v napravah, zgrajenih po nastanku Turingovega stroja, je med drugim uporabnikom računalnikov znan »modri zaslon smrti«.
Naslovnica knjige Alan Turing
Problem fuzije, kot kaže delo Jave Siegelmana, objavljeno leta 1993, je mogoče rešiti z računalnikom, ki temelji na nevronski mreži, ki je sestavljena iz procesorjev, povezanih med seboj na način, ki posnema strukturo možganov, z računski rezultat od enega prehoda na "vhod" v drugega. Pojavil se je koncept "hiperračunalnikov", ki za izračune uporabljajo temeljne mehanizme vesolja. To bi bili – še tako eksotično se sliši – stroji, ki izvajajo neskončno število operacij v končnem času. Mike Stannett z britanske univerze Sheffield je na primer predlagal uporabo elektrona v atomu vodika, ki v teoriji lahko obstaja v neskončnem številu stanj. Celo kvantni računalniki bledijo v primerjavi z drznostjo teh konceptov.
V zadnjih letih se znanstveniki vračajo k sanjam o »preročištu«, ki ga Turing sam ni nikoli zgradil ali celo poskusil. Emmett Redd in Stephen Younger z Univerze v Missouriju verjameta, da je mogoče ustvariti "Turingov superstroj". Sledijo isti poti, kot jo je ubral prej omenjeni Chava Siegelman, ki gradi nevronske mreže, v katerih je na vhodu-izhodu namesto vrednosti nič ena cela vrsta stanj - od signala "popolnoma vklopljen" do "popolnoma izklopljen" . Kot pojasnjuje Redd v julijski številki NewScientist 2015, "med 0 in 1 leži neskončnost."
Gospa Siegelman se je pridružila obema raziskovalcema iz Missourija in skupaj sta začela raziskovati možnosti kaosa. Po priljubljenem opisu teorija kaosa namiguje, da zamahovanje metuljevih kril na eni polobli povzroči orkan na drugi. Znanstveniki, ki gradijo Turingov superstroj, imajo v mislih približno enako – sistem, v katerem imajo majhne spremembe velike posledice.
Do konca leta 2015 naj bi po zaslugi dela Siegelmana, Redda in Youngerja izdelali dva prototipa računalnika, ki temeljita na kaosu. Ena izmed njih je nevronska mreža, sestavljena iz treh običajnih elektronskih komponent, povezanih z enajstimi sinaptičnimi povezavami. Druga je fotonska naprava, ki uporablja svetlobo, ogledala in leče za poustvarjanje enajstih nevronov in 3600 sinaps.
Mnogi znanstveniki so skeptični, da je izgradnja "super-Turinga" realistična. Za druge bi bil tak stroj fizična rekreacija naključnosti narave. Vsevednost narave, dejstvo, da pozna vse odgovore, izhaja iz dejstva, da je narava. Sistem, ki reproducira naravo, Vesolje, vse ve, je orakel, ker je enak kot vsi drugi. Morda je to pot do umetne superinteligence, do nečesa, kar ustrezno poustvari kompleksnost in kaotično delo človeških možganov. Turing je nekoč predlagal, da se radioaktivni radij vstavi v računalnik, ki ga je zasnoval, da bi rezultate svojih izračunov naredil kaotične in naključne.
Vendar, tudi če delujejo prototipi superstrojev, ki temeljijo na kaosu, ostaja problem, kako dokazati, da so res ti superstroji. Znanstveniki še nimajo ideje za ustrezen presejalni test. Z vidika standardnega računalnika, s katerim bi to lahko preverili, lahko superstroje štejemo za tako imenovane napačne, torej sistemske napake. S človeškega vidika je lahko vse povsem nerazumljivo in ... kaotično.
