אלן טיורינג. אורקל חוזה מתוך כאוס

אלן טיורינג חלם ליצור "אורקל" המסוגל לענות על כל שאלה. לא הוא ולא אף אחד אחר בנו מכונה כזו. עם זאת, המודל הממוחשב שהמציא המתמטיקאי המבריק ב-1936 יכול להיחשב כמטריצה ​​של עידן המחשבים - ממחשבונים פשוטים ועד למחשבי-על חזקים.

המכונה שבנה טיורינג היא מכשיר אלגוריתמי פשוט, אפילו פרימיטיבי בהשוואה למחשבים ולשפות התכנות של ימינו. ובכל זאת הוא חזק מספיק כדי לאפשר אפילו את האלגוריתמים המורכבים ביותר להתבצע.

אלן טיורינג

בהגדרה הקלאסית, מכונת טיורינג מתוארת כמודל מופשט של מחשב המשמש לביצוע אלגוריתמים, המורכב מסרט ארוך לאין שיעור המחולק לשדות שבהם נכתבים נתונים. הקלטת יכולה להיות אינסופית בצד אחד או בשני הצדדים. כל שדה יכול להיות באחד מ-N מצבים. המכונה ממוקמת תמיד מעל אחד השדות ונמצאת באחד ממצבי ה-M. בהתאם לשילוב של מצב מכונה ושדה, המכונה כותבת ערך חדש לשדה, משנה את המצב ואז עשויה להזיז שדה אחד ימינה או שמאלה. פעולה זו נקראת פקודה. מכונת טיורינג נשלטת על ידי רשימה המכילה כל מספר של הוראות כאלה. המספרים N ו-M יכולים להיות כל דבר, כל עוד הם סופיים. ניתן להתייחס לרשימת ההוראות למכונת טיורינג כתוכנית שלה.

לדגם הבסיסי יש סרט קלט המחולק לתאים (ריבועים) וראש סרט שיכול לצפות רק בתא אחד בכל זמן נתון. כל תא יכול להכיל תו אחד מתוך אלפבית סופי של תווים. באופן קונבנציונלי, זה נחשב שרצף סמלי הקלט ממוקם על הקלטת, החל משמאל, התאים הנותרים (מימין לסמלי הקלט) מלאים בסמל מיוחד של הקלטת.

לפיכך, מכונת טיורינג מורכבת מהאלמנטים הבאים:

• ראש קריאה/כתיבה מזיז שיכול לנוע על פני הקלטת, להזיז ריבוע אחד בכל פעם;
• קבוצה סופית של מצבים;
• אלפבית תו סופי;
• רצועה אינסופית עם ריבועים מסומנים, שכל אחד מהם יכול להכיל תו אחד;
• דיאגרמת מעבר מצב עם הוראות הגורמות לשינויים בכל תחנה.

מחשבי היפר

מכונת הטיורינג מוכיחה שלכל מחשב שנבנה יהיו מגבלות בלתי נמנעות. למשל, קשור למשפט אי השלמות המפורסם של גדל. מתמטיקאי אנגלי הוכיח שיש בעיות שמחשב לא יכול לפתור, גם אם נשתמש בכל הפטפלופים החישוביים של העולם למטרה זו. לדוגמה, לעולם לא תוכל לדעת אם תוכנית תיכנס ללולאה לוגית שחוזרת על עצמה בלי סוף, או שהיא תוכל להסתיים - מבלי לנסות תחילה תוכנית שמסתכנת להיכנס ללולאה וכו' (נקראת בעיית עצירה). ההשפעה של חוסר האפשרויות הללו במכשירים שנבנו לאחר יצירת מכונת הטיורינג היא, בין היתר, "המסך הכחול של המוות" המוכר למשתמשי מחשב.

עטיפת הספר של אלן טיורינג

בעיית ההיתוך, כפי שהראתה עבודתה של ג'אווה סיגלמן, שפורסמה ב-1993, ניתנת לפתרון באמצעות מחשב המבוסס על רשת עצבית, המורכבת ממעבדים המחוברים זה לזה באופן המחקה את מבנה המוח, עם תוצאה חישובית מאחד עובר ל"קלט" לאחר. עלה המושג "מחשבי היפר", המשתמשים במנגנוני היסוד של היקום כדי לבצע חישובים. אלו יהיו - כמה שזה נשמע אקזוטיים - מכונות שמבצעות אינסוף פעולות בזמן סופי. מייק סטנט מאוניברסיטת שפילד הבריטית הציע, למשל, שימוש באלקטרון באטום מימן, שבתיאוריה יכול להתקיים במספר אינסופי של מצבים. אפילו מחשבים קוונטיים מחווירים בהשוואה לחוצפה של מושגים אלה.

בשנים האחרונות, מדענים חזרו לחלום של "אורקל" שטורינג עצמו מעולם לא בנה או אפילו ניסה. אמט רד וסטיבן יאנגר מאוניברסיטת מיזורי מאמינים שאפשר ליצור "מכונת-על של טיורינג". הם הולכים באותו הנתיב שבו הלכה חוה סיגלמן הנ"ל, בונה רשתות עצביות שבהן בקלט-פלט, במקום אפס ערכים, יש מגוון שלם של מצבים - מהאות "מופעל במלואו" ועד "כבוי לחלוטין" . כפי שמסביר רד בגיליון יולי 2015 של NewScientist, "בין 0 ל-1 שוכן אינסוף."

גברת סיגלמן הצטרפה לשני חוקרי מיזורי, ויחד הם החלו לחקור את אפשרויות הכאוס. על פי התיאור הפופולרי, תורת הכאוס מציעה כי נפנוף כנפי פרפר בחצי כדור אחד גורם להוריקן בחצי הכדור השני. למדענים שבונים את מכונת העל של טיורינג יש הרבה אותו הדבר בראש - מערכת שבה לשינויים קטנים יש השלכות גדולות.

עד סוף 2015, הודות לעבודתם של סיגלמן, רד ויאנגר, יש לבנות שני מחשבים מבוססי כאוס אב-טיפוס. אחד מהם הוא רשת עצבית המורכבת משלושה רכיבים אלקטרוניים קונבנציונליים המחוברים באחד עשר קשרים סינפטיים. השני הוא מכשיר פוטוני שמשתמש באור, מראות ועדשות כדי ליצור מחדש אחד עשר נוירונים ו-3600 סינפסות.

מדענים רבים ספקנים שבניית "סופר-טיורינג" היא ריאלית. עבור אחרים, מכונה כזו תהיה שחזור פיזי של האקראיות של הטבע. ידיעת הכל של הטבע, העובדה שהיא יודעת את כל התשובות, נובעת מהיותה טבע. המערכת שמייצרת את הטבע, היקום, יודעת הכל, היא אורקל, כי היא זהה לכל השאר. אולי זו הדרך לבינת-על מלאכותית, למשהו שמשחזר בצורה מספקת את המורכבות והעבודה הכאוטית של המוח האנושי. טיורינג עצמו הציע פעם להכניס רדיום רדיואקטיבי למחשב שתכנן כדי להפוך את תוצאות החישובים שלו לכאוטיות ואקראיות.

עם זאת, גם אם אבות טיפוס של מכונות-על מבוססות תוהו ובוהו עובדים, הבעיה נשארת כיצד להוכיח שהן באמת מכונות-על אלו. למדענים אין עדיין רעיון למבחן מיון מתאים. מנקודת מבטו של מחשב סטנדרטי שניתן להשתמש בו כדי לבדוק זאת, מכונות-על יכולות להיחשב כטעויות כביכול, כלומר שגיאות מערכת. מנקודת מבט אנושית הכל יכול להיות לגמרי לא מובן ו...כאוטי.