Alan Turing. Oracle spáir frá glundroða

Alan Turing dreymdi um að búa til „véfrétt“ sem getur svarað hvaða spurningu sem er. Hvorki hann né nokkur annar smíðaði slíka vél. Hins vegar má líta á tölvulíkanið sem hinn snillingi stærðfræðingur kom með árið 1936 sem fylki tölvualdarinnar - allt frá einföldum reiknivélum til öflugra ofurtölva.

Vélin sem Turing smíðaði er einfalt reiknirit tæki, jafnvel frumstætt miðað við tölvur og forritunarmál nútímans. Og samt er það nógu sterkt til að leyfa jafnvel flóknustu reiknirit að framkvæma.

Alan Turing

Í klassískri skilgreiningu er Turing vél lýst sem óhlutbundnu líkani af tölvu sem notuð er til að keyra reiknirit, sem samanstendur af óendanlega löngu borði sem er skipt í reiti þar sem gögn eru skrifuð. Límbandið getur verið endalaust á annarri hliðinni eða báðum megin. Hver reitur getur verið í einu af N ríkjum. Vélin er alltaf staðsett fyrir ofan einn reitinn og er í einu af M-ríkjunum. Það fer eftir samsetningu vélarástands og reits, vélin skrifar nýtt gildi í reitinn, breytir ástandinu og getur síðan fært einn reit til hægri eða vinstri. Þessi aðgerð er kölluð pöntun. Turing vél er stjórnað af lista sem inniheldur hvaða fjölda slíkra leiðbeininga sem er. Tölurnar N og M geta verið hvað sem er, svo framarlega sem þær eru endanlegar. Líta má á lista yfir leiðbeiningar fyrir Turing vél sem forritið hennar.

Grunnlíkanið er með inntaksspólu sem er skipt í hólf (ferninga) og límbandshöfuð sem getur aðeins fylgst með einni hólf á hverjum tíma. Hver klefi getur innihaldið einn staf úr endanlegu stafrófi. Venjulega er litið svo á að röð inntakstákna sé sett á borði, frá vinstri, eru hólfin sem eftir eru (hægra megin við inntakstáknin) fyllt með sérstöku tákni á borði.

Þannig samanstendur Turing vél af eftirfarandi þáttum:

• færanlegt les-/skrifhaus sem getur færst yfir spóluna, fært einn ferning í einu;
• endanlegt mengi ríkja;
• lokastafróf;
• endalaus ræma með merktum ferningum sem hver um sig getur innihaldið eitt tákn;
• ástandsbreytingarmynd með leiðbeiningum sem valda breytingum á hverju stoppi.

Oftölvur

Turing vélin sannar að allar tölvur sem við smíðum munu hafa óumflýjanlegar takmarkanir. Til dæmis, sem tengist hinni frægu Gödel ófullnægjandi setningu. Enskur stærðfræðingur sannaði að það eru vandamál sem tölva getur ekki leyst, jafnvel þó að við notum öll reiknuð petaflops heimsins í þessum tilgangi. Til dæmis er aldrei hægt að segja til um hvort forrit fari í óendanlega endurtekna rökfræðilega lykkju, eða hvort það geti hætt - án þess að prófa fyrst forrit sem á á hættu að komast í lykkju o.s.frv. (kallað stöðvunarvandamál). Áhrif þessara ómöguleika í tækjum sem smíðuð voru eftir að Turing-vélin var búin til eru meðal annars hinn kunnuglegi „blái skjár dauðans“ fyrir tölvunotendur.

Alan Turing bókarkápa

Samrunavandamálið, eins og sést af verkum Java Siegelman, sem gefið var út árið 1993, er hægt að leysa með tölvu sem byggir á tauganeti, sem samanstendur af örgjörvum sem eru tengdir hver öðrum á þann hátt sem líkir eftir uppbyggingu heilans, með reiknileg niðurstaða frá því að einn fer í "inntak" í annan. Hugmyndin um „oftölvur“ hefur komið fram, sem nota grundvallaraðferðir alheimsins til að framkvæma útreikninga. Þetta væru - hversu framandi sem það kann að hljóma - vélar sem framkvæma óendanlega margar aðgerðir á endanlegum tíma. Mike Stannett frá breska háskólanum í Sheffield lagði til dæmis fram að rafeind væri notuð í vetnisatómi, sem fræðilega getur verið til í óendanlega mörgum ríkjum. Jafnvel skammtatölvur fölna í samanburði við dirfsku þessara hugtaka.

Undanfarin ár hafa vísindamenn snúið aftur til draumsins um „véfrétt“ sem Turing sjálfur byggði aldrei eða reyndi jafnvel. Emmett Redd og Steven Younger við háskólann í Missouri telja að hægt sé að búa til „Turing ofurvél“. Þeir fylgja sömu leið og áðurnefnd Chava Siegelman fór, og byggja tauganet þar sem við inntak-úttakið, í stað núll-eins gildi, er heilt svið af ástandi - frá merkinu „alveg á“ til „alveg slökkt“ . Eins og Redd útskýrir í júlí 2015 tölublaði NewScientist, "milli 0 og 1 liggur óendanleiki."

Frú Siegelman gekk til liðs við tvo rannsakendur í Missouri og saman fóru þeir að kanna möguleika á glundroða. Samkvæmt hinni vinsælu lýsingu bendir óreiðukenningin til þess að vængi fiðrildisins á öðru heilahvelinu valdi fellibyl á hinu. Vísindamennirnir sem smíða ofurvél Turing hafa margt það sama í huga - kerfi þar sem litlar breytingar hafa miklar afleiðingar.

Í lok árs 2015, þökk sé vinnu Siegelman, Redd og Younger, ætti að smíða tvær frumgerðir tölvur sem byggja á óreiðu. Einn þeirra er taugakerfi sem samanstendur af þremur hefðbundnum rafeindahlutum tengdum með ellefu taugamótatengingum. Annað er ljóseindatæki sem notar ljós, spegla og linsur til að endurskapa ellefu taugafrumur og 3600 taugamót.

Margir vísindamenn eru efins um að það sé raunhæft að byggja „ofur-Turing“. Fyrir aðra væri slík vél líkamleg endursköpun á tilviljunarkennd náttúrunnar. Alvitni náttúrunnar, sú staðreynd að hún veit öll svörin, kemur frá því að hún er náttúran. Kerfið sem endurskapar náttúruna, alheimurinn, veit allt, er véfrétt, því það er eins og allir aðrir. Kannski er þetta leiðin að gervi ofurgreind, að einhverju sem endurskapar á fullnægjandi hátt flókið og óskipulegt starf mannsheilans. Turing stakk einu sinni upp á því að setja geislavirkt radíum í tölvu sem hann hafði hannað til að gera niðurstöður útreikninga hans óreiðukenndar og tilviljanakenndar.

Hins vegar, jafnvel þótt frumgerðir af ofurvélum sem byggja á óreiðu virki, er vandamálið áfram hvernig á að sanna að þær séu í raun þessar ofurvélar. Vísindamenn hafa ekki enn hugmynd um viðeigandi skimunarpróf. Frá sjónarhóli venjulegrar tölvu sem hægt væri að nota til að athuga þetta má líta á ofurvélar sem svokallaðar rangar, það er kerfisvillur. Frá mannlegu sjónarhorni getur allt verið fullkomlega óskiljanlegt og ... kaótískt.