Alan Turing. Oracle forudsiger fra kaos

Alan Turing drømte om at skabe et "orakel", der kunne besvare ethvert spørgsmål. Hverken han eller nogen anden byggede sådan en maskine. Computermodellen, som den geniale matematiker kom med i 1936, kan dog betragtes som computeralderens matrix – fra simple regnemaskiner til kraftige supercomputere.

Maskinen bygget af Turing er en simpel algoritmisk enhed, endda primitiv sammenlignet med nutidens computere og programmeringssprog. Og alligevel er den stærk nok til at tillade selv de mest komplekse algoritmer at blive udført.

Alan Turing

I den klassiske definition beskrives en Turing-maskine som en abstrakt model af en computer, der bruges til at udføre algoritmer, bestående af et uendeligt langt bånd opdelt i felter, hvori data skrives. Tapen kan være endeløs på den ene side eller på begge sider. Hvert felt kan være i en af ​​N tilstande. Bilen er altid placeret over et af felterne og er i en af ​​M-staterne. Afhængigt af kombinationen af ​​maskintilstand og felt, skriver maskinen en ny værdi til feltet, ændrer tilstanden og kan derefter flytte et felt til højre eller venstre. Denne operation kaldes en ordre. Turing-maskinen styres af en liste, der indeholder et vilkårligt antal af sådanne instruktioner. Tallene N og M kan være hvad som helst, så længe de er endelige. Listen over instruktioner til en Turing-maskine kan opfattes som dens program.

Grundmodellen har et inputbånd opdelt i celler (firkanter) og et båndhoved, der kun kan observere én celle på et givet tidspunkt. Hver celle kan indeholde et tegn fra et begrænset alfabet af tegn. Konventionelt anses det for, at sekvensen af ​​inputsymboler er placeret på båndet, startende fra venstre, er de resterende celler (til højre for inputsymbolerne) fyldt med et specielt symbol på båndet.

En Turing-maskine består således af følgende elementer:

• et bevægeligt læse-/skrivehoved, der kan bevæge sig hen over båndet og flytte en firkant ad gangen;
• et begrænset sæt af tilstande;
• sidste tegn alfabet;
• en endeløs strimmel med markerede firkanter, som hver kan indeholde et symbol;
• et tilstandsovergangsdiagram med instruktioner, der forårsager ændringer ved hvert stop.

Hypercomputere

Turing-maskinen beviser, at enhver computer, vi bygger, vil have uundgåelige begrænsninger. For eksempel relateret til den berømte Gödel ufuldstændighedssætning. En engelsk matematiker beviste, at der er problemer, som en computer ikke kan løse, selvom vi bruger alle verdens beregningsmæssige petaflops til dette formål. For eksempel kan man aldrig sige, om et program kommer ind i en uendeligt gentagende logisk løkke, eller om det vil kunne afsluttes – uden først at prøve et program, der risikerer at komme i en løkke osv. (kaldet et stopproblem). Effekten af ​​disse umuligheder i enheder bygget efter skabelsen af ​​Turing-maskinen er blandt andet den velkendte "blue screen of death" for computerbrugere.

Alan Turing bogomslag

Fusionsproblemet, som vist af Java Siegelmans arbejde, udgivet i 1993, kan løses af en computer baseret på et neuralt netværk, som består af processorer forbundet med hinanden på en måde, der efterligner hjernens struktur, med en beregningsresultat fra en går til "input" til til en anden. Begrebet "hypercomputere" er opstået, som bruger universets grundlæggende mekanismer til at udføre beregninger. Det ville være - hvor eksotisk det end lyder - maskiner, der udfører et uendeligt antal operationer på en begrænset tid. Mike Stannett fra British University of Sheffield foreslog for eksempel brugen af ​​en elektron i et brintatom, som i teorien kan eksistere i et uendeligt antal tilstande. Selv kvantecomputere blegner før disse koncepters frækhed.

I de senere år er videnskabsmænd vendt tilbage til drømmen om et "orakel", som Turing selv aldrig byggede eller endda prøvede. Emmett Redd og Stephen Younger fra University of Missouri mener, at det er muligt at skabe en "Turing supermaskine". De følger den samme vej, som den førnævnte Chava Siegelman tog, og bygger neurale netværk, hvor der ved input-output, i stedet for nul-en-værdier, er en hel række tilstande - fra signalet "fuldt tændt" til "helt slukket" . Som Redd forklarer i juli 2015-udgaven af ​​NewScientist, "mellem 0 og 1 ligger uendeligheden."

Fru Siegelman sluttede sig til de to Missouri-forskere, og sammen begyndte de at udforske mulighederne for kaos. Ifølge den populære beskrivelse antyder kaosteorien, at blafren af ​​en sommerfugls vinger på den ene halvkugle forårsager en orkan i den anden. Forskerne, der bygger Turings supermaskine, har meget det samme i tankerne – et system, hvor små ændringer har store konsekvenser.

Ved udgangen af ​​2015, takket være arbejdet fra Siegelman, Redd og Younger, skulle to prototype kaos-baserede computere være bygget. En af dem er et neuralt netværk bestående af tre konventionelle elektroniske komponenter forbundet med elleve synaptiske forbindelser. Den anden er en fotonisk enhed, der bruger lys, spejle og linser til at genskabe elleve neuroner og 3600 synapser.

Mange forskere er skeptiske over, at det er realistisk at bygge en "super-Turing". For andre ville en sådan maskine være en fysisk genskabelse af naturens tilfældigheder. Naturens alvidenhed, det faktum, at hun kender alle svarene, kommer af, at hun er natur. Systemet, der reproducerer naturen, Universet, ved alt, er et orakel, fordi det er det samme som alle andre. Måske er dette vejen til en kunstig superintelligens, til noget, der tilstrækkeligt genskaber kompleksiteten og det kaotiske arbejde i den menneskelige hjerne. Turing selv foreslog engang at sætte radioaktivt radium i en computer, han havde designet for at gøre resultaterne af sine beregninger kaotiske og tilfældige.

Men selvom prototyper af kaos-baserede supermaskiner virker, er problemet stadig, hvordan man beviser, at de virkelig er disse supermaskiner. Forskere har endnu ikke en idé til en passende screeningstest. Set fra en standardcomputer, der kunne bruges til at kontrollere dette, kan supermaskiner betragtes som såkaldte fejlagtige, det vil sige systemfejl. Fra et menneskeligt synspunkt kan alt være fuldstændig uforståeligt og ... kaotisk.