Алън Тюринг. Oracle предсказва от хаоса

Алън Тюринг мечтаеше да създаде "оракул", способен да отговори на всеки въпрос. Нито той, нито някой друг е построил такава машина. Компютърният модел, който гениалният математик измисли през 1936 г., обаче може да се счита за матрицата на компютърната ера – от прости калкулатори до мощни суперкомпютри.

Машината, създадена от Тюринг, е просто алгоритмично устройство, дори примитивно в сравнение с днешните компютри и езици за програмиране. И все пак е достатъчно силен, за да позволи изпълнението дори на най-сложните алгоритми.

Алън Тюринг

В класическата дефиниция машината на Тюринг се описва като абстрактен модел на компютър, използван за изпълнение на алгоритми, състоящ се от безкрайно дълга лента, разделена на полета, в които се записват данни. Лентата може да бъде безкрайна от едната или от двете страни. Всяко поле може да бъде в едно от N състояния. Машината винаги се намира над едно от полетата и е в едно от М-състоянията. В зависимост от комбинацията от състояние на машината и поле, машината записва нова стойност в полето, променя състоянието и след това може да премести едно поле надясно или наляво. Тази операция се нарича поръчка. Машината на Тюринг се управлява от списък, съдържащ произволен брой такива инструкции. Числата N и M могат да бъдат всякакви, стига да са крайни. Списъкът с инструкции за машина на Тюринг може да се разглежда като нейна програма.

Основният модел има входна лента, разделена на клетки (квадрати) и лентова глава, която може да наблюдава само една клетка във всеки даден момент. Всяка клетка може да съдържа един знак от ограничена азбука от знаци. Обикновено се счита, че последователността от входни символи се поставя върху лентата, като се започне отляво, останалите клетки (вдясно от входните символи) се запълват със специален символ на лентата.

Така машината на Тюринг се състои от следните елементи:

• подвижна глава за четене/запис, която може да се движи през лентата, движейки се едно квадратче в даден момент;
• краен набор от състояния;
• азбука на крайните знаци;
• безкрайна лента с маркирани квадратчета, всеки от които може да съдържа един символ;
• диаграма за преход на състоянието с инструкции, които причиняват промени при всяко спиране.

Хиперкомпютри

Машината на Тюринг доказва, че всеки компютър, който изградим, ще има неизбежни ограничения. Например, свързано с известната теорема за непълнотата на Гьодел. Английски математик доказа, че има проблеми, които компютърът не може да реши, дори ако използваме всички изчислителни петафлопси на света за тази цел. Например, никога не можете да разберете дали дадена програма ще влезе в безкрайно повтарящ се логически цикъл или дали ще може да приключи - без първо да опитате програма, която рискува да влезе в цикъл и т.н. (наречен проблем със спиране). Ефектът от тези невъзможности в устройствата, създадени след създаването на машината на Тюринг, е, наред с други неща, познатият „син екран на смъртта“ за компютърните потребители.

Корицата на книгата на Алън Тюринг

Проблемът с синтеза, както е показано от работата на Java Siegelman, публикувана през 1993 г., може да бъде решен от компютър, базиран на невронна мрежа, която се състои от процесори, свързани един с друг по начин, който имитира структурата на мозъка, с изчислителен резултат от едно преминаване към "вход" към друго. Появи се концепцията за „хиперкомпютри“, които използват фундаменталните механизми на Вселената за извършване на изчисления. Това биха били – колкото и екзотично да звучи – машини, които извършват безкраен брой операции за крайно време. Майк Станет от британския университет в Шефилд предложи например използването на електрон във водороден атом, който на теория може да съществува в безкраен брой състояния. Дори квантовите компютри бледнеят в сравнение с дързостта на тези концепции.

През последните години учените се връщат към мечтата за "оракул", който самият Тюринг никога не е построил или дори опитал. Емет Ред и Стивън Йънгър от Университета на Мисури вярват, че е възможно да се създаде „супермашина на Тюринг“. Те следват същия път, по който пое споменатият по-горе Чава Зигелман, изграждайки невронни мрежи, в които на вход-изход, вместо стойности нула-едно, има цял набор от състояния - от сигнала „напълно включен“ до „напълно изключен“ . Както Ред обяснява в изданието на NewScientist от юли 2015 г., „между 0 и 1 се намира безкрайността“.

Г-жа Сийгелман се присъедини към двама изследователи от Мисури и заедно започнаха да изследват възможностите на хаоса. Според популярното описание теорията на хаоса предполага, че размахването на крилете на пеперуда в едното полукълбо причинява ураган в другото. Учените, които изграждат супермашината на Тюринг, имат почти същото предвид - система, в която малките промени имат големи последици.

До края на 2015 г., благодарение на работата на Siegelman, Redd и Younger, трябва да бъдат построени два прототипа базирани на хаос компютъра. Една от тях е невронна мрежа, състояща се от три конвенционални електронни компонента, свързани с единадесет синаптични връзки. Второто е фотонно устройство, което използва светлина, огледала и лещи, за да пресъздаде единадесет неврона и 3600 синапса.

Много учени са скептични, че изграждането на "супер-Тюринг" е реалистично. За други такава машина би била физическо пресъздаване на случайността на природата. Всезнанието на природата, фактът, че тя знае всички отговори, идва от факта, че тя е природа. Системата, която възпроизвежда природата, Вселената, знае всичко, е оракул, защото е същата като всички останали. Може би това е пътят към изкуствен свръхинтелект, към нещо, което адекватно пресъздава сложността и хаотичната работа на човешкия мозък. Самият Тюринг веднъж предложи да постави радиоактивен радий в компютър, който той е проектирал, за да направи резултатите от изчисленията си хаотични и произволни.

Въпреки това, дори ако прототипи на базирани на хаос супермашини работят, проблемът остава как да се докаже, че те наистина са тези супермашини. Учените все още нямат идея за подходящ скрининг тест. От гледна точка на стандартен компютър, който може да се използва за проверка на това, супермашините могат да се считат за така наречените грешни, тоест системни грешки. От човешка гледна точка всичко може да бъде напълно неразбираемо и... хаотично.