Alan Turing. Oracle dự đoán từ sự hỗn loạn

Alan Turing mơ ước tạo ra một "nhà tiên tri" có khả năng trả lời bất kỳ câu hỏi nào. Cả ông và bất kỳ ai khác đều không chế tạo ra một cỗ máy như vậy. Tuy nhiên, mô hình máy tính mà nhà toán học lỗi lạc đưa ra vào năm 1936 có thể được coi là ma trận của thời đại máy tính - từ những chiếc máy tính đơn giản đến những siêu máy tính mạnh mẽ.

Cỗ máy do Turing chế tạo là một thiết bị thuật toán đơn giản, thậm chí còn thô sơ so với các máy tính và ngôn ngữ lập trình ngày nay. Tuy nhiên, nó đủ mạnh để cho phép thực thi ngay cả những thuật toán phức tạp nhất.

Alan Turing

Theo định nghĩa cổ điển, máy Turing được mô tả như một mô hình trừu tượng của máy tính được sử dụng để thực thi các thuật toán, bao gồm một đoạn băng dài vô hạn được chia thành các trường trong đó dữ liệu được ghi. Băng có thể dài vô tận trên một mặt hoặc cả hai mặt. Mỗi trường có thể ở một trong N trạng thái. Máy luôn nằm trên một trong các trường và ở một trong các trạng thái M. Tùy thuộc vào sự kết hợp giữa trạng thái máy và trường, máy ghi giá trị mới vào trường, thay đổi trạng thái, sau đó có thể di chuyển một trường sang phải hoặc trái. Thao tác này được gọi là một đơn đặt hàng. Một máy Turing được điều khiển bởi một danh sách chứa bất kỳ số lượng lệnh nào như vậy. Các số N và M có thể là bất kỳ thứ gì, miễn là chúng hữu hạn. Danh sách các hướng dẫn cho một máy Turing có thể được coi là chương trình của nó.

Mô hình cơ bản có một băng đầu vào được chia thành các ô (ô vuông) và một đầu băng chỉ có thể quan sát một ô tại bất kỳ thời điểm nào. Mỗi ô có thể chứa một ký tự từ một bảng chữ cái hữu hạn các ký tự. Thông thường, người ta coi dãy ký hiệu đầu vào được đặt trên băng, bắt đầu từ bên trái, các ô còn lại (bên phải của các ký hiệu đầu vào) được điền bằng một ký hiệu đặc biệt của băng.

Do đó, một máy Turing bao gồm các yếu tố sau:

• một đầu đọc / ghi có thể di chuyển có thể di chuyển trên băng, di chuyển từng ô vuông tại một thời điểm;
• một tập hợp hữu hạn các trạng thái;
• bảng chữ cái ký tự cuối cùng;
• một dải vô tận với các ô vuông được đánh dấu, mỗi ô có thể chứa một ký tự;
• một sơ đồ chuyển đổi trạng thái với các hướng dẫn gây ra các thay đổi tại mỗi điểm dừng.

Siêu máy tính

Máy Turing chứng minh rằng bất kỳ máy tính nào do chúng tôi chế tạo sẽ có những giới hạn không thể tránh khỏi. Ví dụ, liên quan đến định lý không đầy đủ Gödel nổi tiếng. Một nhà toán học người Anh đã chứng minh rằng có những vấn đề mà máy tính không thể giải quyết được, ngay cả khi chúng ta sử dụng tất cả các petaflop tính toán trên thế giới cho mục đích này. Ví dụ, bạn không bao giờ có thể biết được liệu một chương trình sẽ đi vào vòng lặp logic lặp lại vô hạn hay nó có thể kết thúc hay không - mà không thử trước một chương trình có nguy cơ mắc vào vòng lặp, v.v. (được gọi là sự cố dừng). Ảnh hưởng của những điều bất khả thi này trong các thiết bị được tạo ra sau khi máy Turing ra đời, trong số những thứ khác, là “màn hình xanh chết chóc” quen thuộc với người dùng máy tính.

Bìa sách Alan Turing

Bài toán hợp nhất, như được thể hiện trong công trình của Java Siegelman, xuất bản năm 1993, có thể được giải quyết bằng một máy tính dựa trên mạng nơ-ron, bao gồm các bộ xử lý được kết nối với nhau theo cách bắt chước cấu trúc của bộ não, với một kết quả tính toán từ cái này tới "đầu vào" sang cái khác. Khái niệm "siêu máy tính" đã xuất hiện, sử dụng các cơ chế cơ bản của vũ trụ để thực hiện các phép tính. Đây sẽ là - tuy nghe có vẻ kỳ lạ - những cỗ máy thực hiện vô số hoạt động trong một thời gian hữu hạn. Mike Stannett của Đại học Sheffield của Anh đã đề xuất, ví dụ, việc sử dụng một electron trong nguyên tử hydro, theo lý thuyết có thể tồn tại ở vô số trạng thái. Ngay cả máy tính lượng tử cũng nhạt nhoà so với độ táo bạo của những khái niệm này.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đang quay trở lại với giấc mơ về một "nhà tiên tri" mà chính Turing chưa bao giờ chế tạo hoặc thậm chí thử. Emmett Redd và Steven Younger của Đại học Missouri tin rằng có thể tạo ra một "siêu máy bay Turing". Chúng đi theo con đường tương tự mà Chava Siegelman nói trên đã thực hiện, xây dựng mạng nơ-ron trong đó ở đầu vào-đầu ra, thay vì các giá trị bằng không, có một loạt các trạng thái - từ tín hiệu “bật hoàn toàn” đến “tắt hoàn toàn” . Như Redd giải thích trên tạp chí NewScientist vào tháng 2015 năm 0, “giữa 1 và XNUMX nằm ở vô cùng”.

Bà Siegelman tham gia cùng hai nhà nghiên cứu Missouri, và họ cùng nhau bắt đầu khám phá các khả năng của sự hỗn loạn. Theo mô tả phổ biến, lý thuyết hỗn loạn cho rằng việc vỗ cánh của một con bướm ở một bán cầu gây ra một cơn bão ở bán cầu kia. Các nhà khoa học chế tạo siêu máy Turing đều có chung suy nghĩ - một hệ thống trong đó những thay đổi nhỏ có hậu quả lớn.

Vào cuối năm 2015, nhờ công của Siegelman, Redd và Younger, hai máy tính nguyên mẫu dựa trên hỗn loạn đã được chế tạo. Một trong số đó là mạng nơ-ron bao gồm ba thành phần điện tử thông thường được kết nối bằng mười một kết nối synap. Thứ hai là một thiết bị quang tử sử dụng ánh sáng, gương và thấu kính để tái tạo 3600 tế bào thần kinh và XNUMX khớp thần kinh.

Nhiều nhà khoa học nghi ngờ rằng việc xây dựng một "siêu Turing" là thực tế. Đối với những người khác, một chiếc máy như vậy sẽ là một trò giải trí vật lý cho sự ngẫu nhiên của tự nhiên. Sự toàn trí của tự nhiên, thực tế là cô ấy biết tất cả các câu trả lời, đến từ bản chất của cô ấy. Hệ thống tái tạo tự nhiên, Vũ trụ, biết mọi thứ, là một tiên tri, bởi vì nó cũng giống như mọi người khác. Có lẽ đây là con đường dẫn đến một trí tuệ siêu phàm nhân tạo, một thứ có thể tái tạo đầy đủ sự phức tạp và hỗn loạn của bộ não con người. Chính Turing đã từng đề nghị đưa rađi phóng xạ vào một máy tính do ông thiết kế để làm cho các kết quả tính toán của ông trở nên hỗn loạn và ngẫu nhiên.

Tuy nhiên, ngay cả khi các nguyên mẫu của siêu máy móc dựa trên sự hỗn loạn hoạt động, vấn đề vẫn là làm thế nào để chứng minh rằng chúng thực sự là những siêu máy móc này. Các nhà khoa học vẫn chưa có ý tưởng cho một xét nghiệm sàng lọc phù hợp. Từ quan điểm của một máy tính tiêu chuẩn có thể được sử dụng để kiểm tra điều này, siêu máy móc có thể được coi là cái gọi là lỗi, tức là lỗi hệ thống. Theo quan điểm của con người, mọi thứ có thể hoàn toàn không thể hiểu nổi và ... hỗn loạn.