Alan Turing. Oracle predpovedá z chaosu

Alan Turing sníval o vytvorení „orákula“ schopného odpovedať na akúkoľvek otázku. Ani on, ani nikto iný takýto stroj nepostavili. Počítačový model, s ktorým geniálny matematik prišiel v roku 1936, však možno považovať za matricu počítačového veku – od jednoduchých kalkulačiek až po výkonné superpočítače.

Stroj postavený Turingom je jednoduché algoritmické zariadenie, dokonca primitívne v porovnaní s dnešnými počítačmi a programovacími jazykmi. A napriek tomu je dostatočne silný na to, aby umožnil vykonávať aj tie najzložitejšie algoritmy.

Alan Turing

V klasickej definícii je Turingov stroj opísaný ako abstraktný model počítača používaného na vykonávanie algoritmov, ktorý pozostáva z nekonečne dlhej pásky rozdelenej na polia, do ktorých sa zapisujú dáta. Páska môže byť nekonečná na jednej alebo na oboch stranách. Každé pole môže byť v jednom z N stavov. Stroj je vždy umiestnený nad jedným z polí a je v jednom z M-stavov. V závislosti od kombinácie stavu stroja a poľa stroj zapíše do poľa novú hodnotu, zmení stav a potom môže posunúť jedno pole doprava alebo doľava. Táto operácia sa nazýva objednávka. Turingov stroj je riadený zoznamom obsahujúcim ľubovoľný počet takýchto inštrukcií. Čísla N a M môžu byť čokoľvek, pokiaľ sú konečné. Zoznam inštrukcií pre Turingov stroj možno považovať za jeho program.

Základný model má vstupnú pásku rozdelenú na bunky (štvorce) a páskovú hlavu, ktorá môže v danom čase pozorovať iba jednu bunku. Každá bunka môže obsahovať jeden znak z konečnej abecedy znakov. Bežne sa predpokladá, že postupnosť vstupných symbolov je umiestnená na páske, začínajúc zľava, zostávajúce bunky (napravo od vstupných symbolov) sú vyplnené špeciálnym symbolom pásky.

Turingov stroj sa teda skladá z nasledujúcich prvkov:

• pohyblivá čítacia/zapisovacia hlava, ktorá sa môže pohybovať po páske, pričom sa pohybuje po jednom štvorci;
• konečný súbor stavov;
• abeceda koncových znakov;
• nekonečný pás s vyznačenými štvorcami, z ktorých každý môže obsahovať jeden znak;
• diagram prechodu stavu s pokynmi, ktoré spôsobujú zmeny pri každom zastavení.

Hyperpočítače

Turingov stroj dokazuje, že každý počítač, ktorý postavíme, bude mať nevyhnutné obmedzenia. Napríklad súvisí so slávnou Gödelovou vetou o neúplnosti. Anglický matematik dokázal, že existujú problémy, ktoré počítač nedokáže vyriešiť, aj keď na tento účel použijeme všetky výpočtové petaflopy sveta. Napríklad, nikdy nemôžete povedať, či sa program dostane do nekonečne sa opakujúcej logickej slučky, alebo či sa bude môcť ukončiť – bez toho, aby ste najskôr vyskúšali program, ktorý riskuje, že sa dostane do slučky atď. (nazývaný problém zastavenia). Dôsledkom týchto nemožností v zariadeniach postavených po vytvorení Turingovho stroja je okrem iného pre používateľov počítačov známa „modrá obrazovka smrti“.

Obal knihy Alan Turing

Problém fúzie, ako ukazuje práca Java Siegelmana, publikovaná v roku 1993, môže byť vyriešený počítačom založeným na neurónovej sieti, ktorá pozostáva z procesorov navzájom prepojených spôsobom, ktorý napodobňuje štruktúru mozgu, s výpočtový výsledok z jedného prechodu na „vstup“ do druhého. Objavil sa koncept „hyperpočítačov“, ktoré využívajú základné mechanizmy vesmíru na vykonávanie výpočtov. Boli by to – akokoľvek exoticky to môže znieť – stroje, ktoré vykonávajú nekonečné množstvo operácií v konečnom čase. Mike Stannett z Britskej univerzity v Sheffielde navrhol napríklad použitie elektrónu v atóme vodíka, ktorý teoreticky môže existovať v nekonečnom množstve stavov. Dokonca aj kvantové počítače blednú v porovnaní s drzosťou týchto konceptov.

V posledných rokoch sa vedci vracajú k snu o „orákule“, ktoré sám Turing nikdy nepostavil a ani sa oň nepokúsil. Emmett Redd a Stephen Younger z University of Missouri veria, že je možné vytvoriť „Turingov superstroj“. Idú tou istou cestou, akou sa vydal spomínaný Chava Siegelman, budujúc neurónové siete, v ktorých je na vstupe a výstupe namiesto hodnôt nula jedna celý rad stavov – od signálu „plne zapnutý“ až po „úplne vypnutý“ . Ako vysvetľuje Redd vo vydaní NewScientist z júla 2015, „medzi 0 a 1 leží nekonečno“.

Pani Siegelman sa pripojila k dvom výskumníkom z Missouri a spoločne začali skúmať možnosti chaosu. Podľa populárneho opisu teória chaosu naznačuje, že mávanie motýlích krídel na jednej pologuli spôsobí hurikán na druhej. Vedci, ktorí stavajú Turingov superstroj, majú na mysli takmer to isté – systém, v ktorom malé zmeny majú veľké následky.

Do konca roku 2015 by mali byť vďaka práci Siegelmana, Redda a Youngera postavené dva prototypy počítačov založených na chaose. Jednou z nich je neurónová sieť pozostávajúca z troch konvenčných elektronických komponentov spojených jedenástimi synaptickými spojeniami. Druhým je fotonické zariadenie, ktoré využíva svetlo, zrkadlá a šošovky na obnovenie jedenástich neurónov a 3600 synapsií.

Mnoho vedcov je skeptických, že postaviť „super-Turing“ je reálne. Pre ostatných by bol takýto stroj fyzickým oživením náhodnosti prírody. Vševedúcnosť prírody, skutočnosť, že pozná všetky odpovede, pochádza z jej podstaty. Systém, ktorý reprodukuje prírodu, Vesmír, všetko vie, je orákulom, pretože je rovnaký ako všetci ostatní. Možno toto je cesta k umelej superinteligencii, k niečomu, čo adekvátne obnovuje zložitosť a chaotickú prácu ľudského mozgu. Sám Turing raz navrhol vložiť rádioaktívne rádium do počítača, ktorý navrhol, aby boli výsledky jeho výpočtov chaotické a náhodné.

Aj keď však prototypy superstrojov založených na chaose fungujú, problémom zostáva, ako dokázať, že sú to skutočne tieto superstroje. Vedci zatiaľ nemajú predstavu o vhodnom skríningovom teste. Z pohľadu štandardného počítača, ktorým by sa to dalo skontrolovať, možno superstroje považovať za takzvané chybné, teda systémové chyby. Z ľudského hľadiska môže byť všetko úplne nepochopiteľné a ... chaotické.