Alan Turing. Oracle předpovídá z chaosu

Alan Turing snil o vytvoření „věštce“ schopného odpovědět na jakoukoli otázku. Ani on, ani nikdo jiný takový stroj nesestrojil. Počítačový model, se kterým geniální matematik přišel v roce 1936, lze však považovat za matrici počítačového věku – od jednoduchých kalkulaček až po výkonné superpočítače.

Stroj postavený Turingem je jednoduché algoritmické zařízení, dokonce primitivní ve srovnání s dnešními počítači a programovacími jazyky. A přesto je dostatečně silný, aby umožnil provádět i ty nejsložitější algoritmy.

Alan Turing

V klasické definici je Turingův stroj popsán jako abstraktní model počítače používaného k provádění algoritmů, který se skládá z nekonečně dlouhé pásky rozdělené do polí, do kterých se zapisují data. Páska může být nekonečná na jedné nebo na obou stranách. Každé pole může být v jednom z N stavů. Stroj je vždy umístěn nad jedním z polí a je v jednom z M-stavů. V závislosti na kombinaci stavu stroje a pole stroj zapíše do pole novou hodnotu, změní stav a poté může posunout jedno pole doprava nebo doleva. Tato operace se nazývá objednávka. Turingův stroj je řízen seznamem obsahujícím libovolný počet takových instrukcí. Čísla N a M mohou být jakákoli, pokud jsou konečná. Seznam instrukcí pro Turingův stroj lze považovat za jeho program.

Základní model má vstupní pásku rozdělenou na buňky (čtverce) a páskovou hlavu, která může v daném okamžiku pozorovat pouze jednu buňku. Každá buňka může obsahovat jeden znak z konečné abecedy znaků. Obvykle se má za to, že sekvence vstupních symbolů je umístěna na pásce, počínaje zleva, zbývající buňky (napravo od vstupních symbolů) jsou vyplněny speciálním symbolem pásky.

Turingův stroj se tedy skládá z následujících prvků:

• pohyblivá čtecí/zapisovací hlava, která se může pohybovat po pásce a pohybovat se po jednom čtverci;
• konečná množina stavů;
• abeceda koncových znaků;
• nekonečný pás s vyznačenými čtverci, z nichž každý může obsahovat jeden znak;
• diagram přechodu stavu s instrukcemi, které způsobují změny při každém zastavení.

Hyperpočítače

Turingův stroj dokazuje, že každý počítač, který postavíme, bude mít nevyhnutelná omezení. Například související se slavnou Gödelovou větou o neúplnosti. Anglický matematik dokázal, že existují problémy, které počítač nedokáže vyřešit, i když k tomuto účelu použijeme všechny výpočetní petaflopy světa. Nikdy například nemůžete zjistit, zda se program dostane do nekonečně se opakující logické smyčky, nebo zda bude schopen skončit – aniž byste nejprve vyzkoušeli program, který riskuje, že se dostane do smyčky atd. (tzv. stop problém). Důsledkem těchto nemožností v zařízeních postavených po vytvoření Turingova stroje je mimo jiné pro uživatele počítačů známá „modrá obrazovka smrti“.

Obal knihy Alan Turing

Problém fúze, jak ukazuje práce Java Siegelmana, publikovaná v roce 1993, může být vyřešen počítačem založeným na neuronové síti, která se skládá z procesorů propojených navzájem způsobem, který napodobuje strukturu mozku, s výpočetní výsledek z jednoho přechodu na "vstup" do druhého. Objevil se koncept „hyperpočítačů“, které k provádění výpočtů využívají základní mechanismy vesmíru. Byly by to – jakkoli to zní exoticky – stroje, které provádějí nekonečné množství operací v konečném čase. Mike Stannett z Britské univerzity v Sheffieldu navrhl například použití elektronu v atomu vodíku, který teoreticky může existovat v nekonečném počtu stavů. Dokonce i kvantové počítače blednou ve srovnání s drzostí těchto konceptů.

V posledních letech se vědci vracejí ke snu o „věštci“, který sám Turing nikdy nepostavil a ani se o něj nepokusil. Emmett Redd a Steven Younger z University of Missouri věří, že je možné vytvořit „Turingův superstroj“. Jdou stejnou cestou, jakou se vydal zmíněný Chava Siegelman, staví neuronové sítě, ve kterých je na vstupu-výstupu místo hodnot nula jedna celá řada stavů – od signálu „plně zapnutý“ až po „úplně vypnutý“ . Jak vysvětluje Redd v červencovém čísle časopisu NewScientist z roku 2015, „mezi 0 a 1 leží nekonečno“.

Paní Siegelmanová se připojila ke dvěma badatelům z Missouri a společně začali zkoumat možnosti chaosu. Podle populárního popisu teorie chaosu naznačuje, že mávání motýlích křídel na jedné polokouli způsobí hurikán na druhé. Vědci, kteří staví Turingův superstroj, mají na mysli hodně totéž – systém, ve kterém malé změny mají velké důsledky.

Do konce roku 2015 by měly být díky práci Siegelmana, Redda a Youngera postaveny dva prototypy počítačů založených na chaosu. Jednou z nich je neuronová síť sestávající ze tří konvenčních elektronických součástek spojených jedenácti synaptickými spoji. Druhým je fotonické zařízení, které využívá světlo, zrcadla a čočky k obnovení jedenácti neuronů a 3600 synapsí.

Mnoho vědců je skeptických, že stavba „super-Turinga“ je reálná. Pro jiné by takový stroj byl fyzickou rekreací náhodnosti přírody. Vševědoucnost přírody, skutečnost, že zná všechny odpovědi, pochází z toho, že je přírodou. Systém, který reprodukuje přírodu, Vesmír, zná vše, je věštcem, protože je stejný jako všichni ostatní. Možná toto je cesta k umělé superinteligenci, k něčemu, co adekvátně obnovuje složitost a chaotickou práci lidského mozku. Sám Turing kdysi navrhl vložit radioaktivní radium do počítače, který zkonstruoval, aby byly výsledky jeho výpočtů chaotické a náhodné.

I když však prototypy superstrojů založených na chaosu fungují, problémem zůstává, jak dokázat, že se skutečně jedná o tyto superstroje. Vědci zatím nemají představu o vhodném screeningovém testu. Z pohledu standardního počítače, kterým by se to dalo zkontrolovat, lze superstroje považovat za tzv. chybné, tedy systémové chyby. Z lidského hlediska může být vše naprosto nepochopitelné a ... chaotické.