آلن تورینگ. اوراکل از هرج و مرج پیش بینی می کند
آلن تورینگ رویای ایجاد یک "اوراکل" را داشت که بتواند به هر سوالی پاسخ دهد. نه او و نه هیچ کس دیگری چنین ماشینی را ساخته اند. با این حال، مدل کامپیوتری که این ریاضیدان درخشان در سال 1936 ارائه کرد را می توان ماتریس عصر کامپیوتر در نظر گرفت - از ماشین حساب های ساده تا ابررایانه های قدرتمند.
ماشین ساخته شده توسط تورینگ یک دستگاه الگوریتمی ساده است، حتی در مقایسه با کامپیوترها و زبان های برنامه نویسی امروزی، ابتدایی است. و با این حال آنقدر قوی است که حتی پیچیده ترین الگوریتم ها را اجرا کند.
آلن تورینگ
در تعریف کلاسیک، ماشین تورینگ به عنوان یک مدل انتزاعی از یک کامپیوتر که برای اجرای الگوریتم‌ها استفاده می‌شود، توصیف می‌شود که شامل یک نوار بی‌نهایت طولانی است که به فیلدهایی تقسیم می‌شود که داده‌ها در آن نوشته می‌شوند. نوار می تواند از یک طرف یا در هر دو طرف بی پایان باشد. هر فیلد می تواند در یکی از N حالت باشد. ماشین همیشه بالای یکی از فیلدها قرار دارد و در یکی از حالت های M قرار دارد. بسته به ترکیب حالت ماشین و فیلد، ماشین مقدار جدیدی را به فیلد می نویسد، حالت را تغییر می دهد و سپس ممکن است یک فیلد را به راست یا چپ منتقل کند. به این عملیات سفارش می گویند. ماشین تورینگ توسط فهرستی که شامل هر تعداد از این دستورالعمل ها است کنترل می شود. اعداد N و M می توانند هر چیزی باشند، به شرطی که متناهی باشند. لیست دستورالعمل های ماشین تورینگ را می توان به عنوان برنامه آن در نظر گرفت.
مدل پایه دارای یک نوار ورودی است که به سلول‌ها (مربع) تقسیم می‌شود و یک سر نوار که فقط می‌تواند یک سلول را در هر زمان معین مشاهده کند. هر سلول می تواند شامل یک کاراکتر از الفبای متناهی کاراکتر باشد. به طور معمول، در نظر گرفته می شود که دنباله نمادهای ورودی روی نوار قرار می گیرد، از سمت چپ شروع می شود، سلول های باقی مانده (در سمت راست نمادهای ورودی) با نماد خاصی از نوار پر می شود.
بنابراین، ماشین تورینگ از عناصر زیر تشکیل شده است:
- یک سر خواندن/نوشتن متحرک که می تواند روی نوار حرکت کند و هر بار یک مربع حرکت کند.
- مجموعه ای محدود از حالات؛
- الفبای کاراکتر نهایی؛
- یک نوار بی پایان با مربع های مشخص شده، که هر کدام می تواند شامل یک کاراکتر باشد.
- یک نمودار انتقال حالت با دستورالعمل هایی که باعث تغییرات در هر توقف می شود.
هایپر کامپیوترها
ماشین تورینگ ثابت می کند که هر کامپیوتری که بسازیم محدودیت های اجتناب ناپذیری خواهد داشت. به عنوان مثال، مربوط به قضیه معروف ناقص بودن گودل. یک ریاضیدان انگلیسی ثابت کرد که مشکلاتی وجود دارد که کامپیوتر نمی تواند آنها را حل کند، حتی اگر از تمام پتافلاپ های محاسباتی دنیا برای این منظور استفاده کنیم. به عنوان مثال، شما هرگز نمی توانید بگویید که آیا یک برنامه وارد یک حلقه منطقی بی نهایت تکرار می شود یا اینکه می تواند خاتمه یابد - بدون اینکه ابتدا برنامه ای را امتحان کنید که خطر ورود به یک حلقه و غیره را دارد (به نام مشکل توقف). تأثیر این غیرممکن‌ها در دستگاه‌هایی که پس از ایجاد ماشین تورینگ ساخته شده‌اند، از جمله، «صفحه آبی مرگ» آشنا برای کاربران رایانه است.
جلد کتاب آلن تورینگ
مشکل همجوشی، همانطور که توسط کار جاوا سیگلمن، منتشر شده در سال 1993 نشان داده شده است، می تواند توسط یک کامپیوتر مبتنی بر یک شبکه عصبی، که متشکل از پردازنده هایی است که به یکدیگر متصل هستند، به گونه ای که ساختار مغز را تقلید می کند، حل کند. نتیجه محاسباتی از رفتن یکی به "ورودی" به دیگری. مفهوم «هایپر رایانه» به وجود آمده است که از مکانیسم های اساسی جهان برای انجام محاسبات استفاده می کنند. اینها -هرچقدر هم عجیب به نظر برسد- ماشین هایی هستند که تعداد بی نهایت عملیات را در زمان محدود انجام می دهند. مایک استنت از دانشگاه بریتانیایی شفیلد، برای مثال، استفاده از یک الکترون در اتم هیدروژن را پیشنهاد کرد، که در تئوری می‌تواند در تعداد بی‌نهایت حالت وجود داشته باشد. حتی کامپیوترهای کوانتومی در مقایسه با جسارت این مفاهیم رنگ پریده اند.
در سال‌های اخیر، دانشمندان به رویای «اوراکلی» بازگشته‌اند که خود تورینگ هرگز آن را نساخته یا حتی امتحان نکرده است. امت رد و استیون یونگر از دانشگاه میسوری بر این باورند که امکان ایجاد یک "ابر ماشین تورینگ" وجود دارد. آنها همان مسیری را دنبال می کنند که چاوا سیگلمن فوق الذکر طی کرد و شبکه های عصبی ساخت که در ورودی-خروجی، به جای مقادیر صفر و یک، طیف کاملی از حالت ها وجود دارد - از سیگنال "به طور کامل روشن" تا "کاملا خاموش". . همانطور که رد در شماره جولای 2015 NewScientist توضیح می دهد، "بین 0 و 1 بی نهایت قرار دارد."
خانم سیگلمن به دو محقق میسوری پیوست و با هم شروع به بررسی احتمالات هرج و مرج کردند. با توجه به توصیف رایج، نظریه آشوب نشان می دهد که بال زدن پروانه در یک نیمکره باعث ایجاد طوفان در نیمکره دیگر می شود. دانشمندانی که ابر ماشین تورینگ را می‌سازند، تقریباً همین را در ذهن دارند - سیستمی که تغییرات کوچک در آن پیامدهای بزرگی دارد.
تا پایان سال 2015، به لطف کار Siegelman، Redd و Younger، دو نمونه اولیه کامپیوتر مبتنی بر هرج و مرج باید ساخته شود. یکی از آنها یک شبکه عصبی متشکل از سه جزء الکترونیکی معمولی است که توسط یازده اتصال سیناپسی به هم متصل شده اند. دومی یک دستگاه فوتونیک است که از نور، آینه و عدسی برای بازآفرینی یازده نورون و 3600 سیناپس استفاده می کند.
بسیاری از دانشمندان نسبت به واقعی بودن ساخت یک "سوپر تورینگ" تردید دارند. برای دیگران، چنین ماشینی بازآفرینی فیزیکی تصادفی بودن طبیعت است. دانای طبیعت، این که همه پاسخ ها را می داند، از طبیعت بودن آن ناشی می شود. سیستمی که طبیعت را بازتولید می کند، کیهان، همه چیز را می داند، یک اوراکل است، زیرا مانند همه است. شاید این مسیری باشد به سوی یک ابر هوش مصنوعی، به چیزی که به اندازه کافی پیچیدگی و کار آشفته مغز انسان را بازسازی می کند. خود تورینگ یک بار پیشنهاد کرد که رادیوم رادیواکتیو را در رایانه ای که طراحی کرده بود قرار دهد تا نتایج محاسبات خود را بی نظم و تصادفی کند.
با این حال، حتی اگر نمونه های اولیه ابر ماشین های مبتنی بر هرج و مرج کار کنند، مشکل این است که چگونه ثابت کنیم که آنها واقعاً این ابر ماشین ها هستند. دانشمندان هنوز ایده ای برای آزمایش غربالگری مناسب ندارند. از نقطه نظر یک کامپیوتر استاندارد که می توان برای بررسی این مورد استفاده کرد، ابر ماشین ها را می توان به اصطلاح خطا، یعنی خطاهای سیستمی در نظر گرفت. از دیدگاه انسانی، همه چیز می تواند کاملاً نامفهوم و ... آشفته باشد.
