Alan Turing. Mae Oracle yn rhagweld o anhrefn

Breuddwydiodd Alan Turing am greu "oracl" a allai ateb unrhyw gwestiwn. Ni adeiladodd ef na neb arall y fath beiriant. Fodd bynnag, gellir ystyried y model cyfrifiadurol a luniwyd gan y mathemategydd gwych ym 1936 yn fatrics yr oes gyfrifiadurol - o gyfrifianellau syml i uwchgyfrifiaduron pwerus.

Mae'r peiriant a adeiladwyd gan Turing yn ddyfais algorithmig syml, hyd yn oed cyntefig o'i gymharu â chyfrifiaduron ac ieithoedd rhaglennu heddiw. Ac eto mae'n ddigon cryf i ganiatáu hyd yn oed yr algorithmau mwyaf cymhleth i gael eu gweithredu.

Alan Turing

Yn y diffiniad clasurol, disgrifir peiriant Turing fel model haniaethol o gyfrifiadur a ddefnyddir i weithredu algorithmau, sy'n cynnwys tâp anfeidrol o hir wedi'i rannu'n feysydd lle mae data'n cael ei ysgrifennu. Gall y tâp fod yn ddiddiwedd ar un ochr neu ar y ddwy ochr. Gall pob maes fod mewn un o daleithiau N. Mae'r peiriant bob amser wedi'i leoli uwchben un o'r caeau ac mae yn un o'r gwladwriaethau M. Yn dibynnu ar y cyfuniad o gyflwr peiriant a maes, mae'r peiriant yn ysgrifennu gwerth newydd i'r maes, yn newid y cyflwr, ac yna gall symud un maes i'r dde neu'r chwith. Gelwir y llawdriniaeth hon yn orchymyn. Mae peiriant Turing yn cael ei reoli gan restr sy'n cynnwys unrhyw nifer o gyfarwyddiadau o'r fath. Gall y rhifau N ac M fod yn unrhyw beth, cyn belled â'u bod yn gyfyngedig. Gellir meddwl am y rhestr o gyfarwyddiadau ar gyfer peiriant Turing fel ei raglen.

Mae gan y model sylfaenol dâp mewnbwn wedi'i rannu'n gelloedd (sgwariau) a phen tâp na all ond arsylwi un gell ar unrhyw adeg benodol. Gall pob cell gynnwys un nod o wyddor gyfyngedig o nodau. Yn gonfensiynol, ystyrir bod y dilyniant o symbolau mewnbwn yn cael ei osod ar y tâp, gan ddechrau o'r chwith, mae'r celloedd sy'n weddill (i'r dde o'r symbolau mewnbwn) wedi'u llenwi â symbol arbennig o'r tâp.

Felly, mae peiriant Turing yn cynnwys yr elfennau canlynol:

• pen darllen/ysgrifennu symudol sy'n gallu symud ar draws y tâp, gan symud un sgwâr ar y tro;
• set gyfyngedig o daleithiau;
• wyddor nodau terfynol;
• stribed diddiwedd gyda sgwariau wedi'u marcio, a gall pob un gynnwys un cymeriad;
• diagram trawsnewid cyflwr gyda chyfarwyddiadau sy'n achosi newidiadau ym mhob stop.

Hypergyfrifiaduron

Mae'r Peiriant Turing yn profi y bydd cyfyngiadau anochel ar unrhyw gyfrifiadur a adeiladwn. Er enghraifft, yn ymwneud â theorem anghyflawnrwydd enwog Gödel. Profodd mathemategydd o Loegr fod yna broblemau na all cyfrifiadur eu datrys, hyd yn oed os ydym yn defnyddio holl betaflops cyfrifiannol y byd at y diben hwn. Er enghraifft, ni allwch byth ddweud a fydd rhaglen yn mynd i mewn i ddolen resymegol sy'n ailadrodd anfeidrol, neu a fydd yn gallu dod i ben - heb roi cynnig ar raglen sydd mewn perygl o fynd i mewn i ddolen, ac ati yn gyntaf (a elwir yn broblem stopio). Effaith yr amhosibiliadau hyn mewn dyfeisiau a adeiladwyd ar ôl creu'r peiriant Turing yw, ymhlith pethau eraill, y “sgrin las marwolaeth” gyfarwydd i ddefnyddwyr cyfrifiaduron.

Clawr llyfr Alan Turing

Gellir datrys y broblem ymasiad, fel y dangosir gan waith Java Siegelman, a gyhoeddwyd ym 1993, gan gyfrifiadur yn seiliedig ar rwydwaith niwral, sy'n cynnwys proseswyr sydd wedi'u cysylltu â'i gilydd mewn ffordd sy'n dynwared strwythur yr ymennydd, gyda canlyniad cyfrifiannol o un yn mynd i "mewnbwn" i un arall. Mae'r cysyniad o "hypergyfrifiaduron" wedi dod i'r amlwg, sy'n defnyddio mecanweithiau sylfaenol y bydysawd i wneud cyfrifiadau. Byddai'r rhain - ni waeth pa mor egsotig y mae'n swnio - peiriannau sy'n cyflawni nifer anfeidrol o weithrediadau mewn amser cyfyngedig. Cynigiodd Mike Stannett o Brifysgol Brydeinig Sheffield, er enghraifft, y defnydd o electron mewn atom hydrogen, a all fodoli mewn egwyddor mewn nifer anfeidrol o daleithiau. Mae hyd yn oed cyfrifiaduron cwantwm yn welw o'u cymharu â galluogrwydd y cysyniadau hyn.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae gwyddonwyr wedi bod yn dychwelyd at y freuddwyd o "oracl" na wnaeth Turing ei hun ei adeiladu na hyd yn oed roi cynnig arni. Mae Emmett Redd a Stephen Younger o Brifysgol Missouri yn credu bod modd creu "supermachine Turing". Maent yn dilyn yr un llwybr a gymerodd y Chava Siegelman uchod, gan adeiladu rhwydweithiau niwral lle, yn y mewnbwn-allbwn, yn lle gwerthoedd sero-un, mae ystod gyfan o gyflyrau - o'r signal “ymlaen yn llwyr” i “i ffwrdd yn llwyr” . Fel yr eglura Redd yn rhifyn Gorffennaf 2015 o NewScientist, “mae anfeidredd rhwng 0 ac 1.”

Ymunodd Mrs. Siegelman â'r ddau ymchwilydd Missouri, a gyda'i gilydd dechreuon nhw archwilio posibiliadau anhrefn. Yn ôl y disgrifiad poblogaidd, mae damcaniaeth anhrefn yn awgrymu bod fflapio adenydd pili-pala mewn un hemisffer yn achosi corwynt yn y llall. Mae gan wyddonwyr sy'n adeiladu supermachine Turing lawer yr un peth mewn golwg - system lle mae newidiadau bach yn arwain at ganlyniadau mawr.

Erbyn diwedd 2015, diolch i waith Siegelman, Redd, ac Younger, dylid adeiladu dau gyfrifiadur prototeip yn seiliedig ar anhrefn. Mae un ohonynt yn rhwydwaith niwral sy'n cynnwys tair cydran electronig gonfensiynol wedi'u cysylltu gan un ar ddeg o gysylltiadau synaptig. Mae'r ail yn ddyfais ffotonig sy'n defnyddio golau, drychau, a lensys i ail-greu unarddeg o niwronau a 3600 o synapsau.

Mae llawer o wyddonwyr yn amheus bod adeiladu "super-Turing" yn realistig. I eraill, byddai peiriant o'r fath yn hamdden corfforol o hap natur. Mae hollwybodolrwydd natur, y ffaith ei bod yn gwybod yr holl atebion, yn deillio o'r ffaith mai natur ydyw. Mae'r system sy'n atgynhyrchu natur, y Bydysawd, yn gwybod popeth, yn oracl, oherwydd mae'r un peth â phawb arall. Efallai mai dyma'r llwybr i uwch-ddeallusrwydd artiffisial, at rywbeth sy'n ail-greu'n ddigonol gymhlethdod a gwaith anhrefnus yr ymennydd dynol. Awgrymodd Turing ei hun unwaith roi radiwm ymbelydrol i mewn i gyfrifiadur yr oedd wedi'i gynllunio i wneud canlyniadau ei gyfrifiadau yn anhrefnus ac ar hap.

Fodd bynnag, hyd yn oed os yw prototeipiau o uwch-beiriannau sy'n seiliedig ar anhrefn yn gweithio, mae'r broblem yn parhau sut i brofi mai dyma'r peiriannau super hyn mewn gwirionedd. Nid oes gan wyddonwyr syniad eto am brawf sgrinio addas. O safbwynt cyfrifiadur safonol y gellid ei ddefnyddio i wirio hyn, gellir ystyried bod supermachines fel y'i gelwir yn gyfeiliornus, hynny yw, gwallau system. O safbwynt dynol, gall popeth fod yn gwbl annealladwy a ... anhrefnus.