Aj keď sa informatika na školách vyučuje už štvrté desaťročie, málo sa zamýšľame nad jej dôležitosťou. Zdá sa nám, že to iba pomáha lepšie pochopiť, ako fungujú výpočty. Z informatiky v skutočnosti vyrastá teória, ktorá je z dlhodobého hľadiska schopná zmeniť naše základné predstavy o svete a mieste človeka v ňom.
ÉRA VÝPOČTU
Informatika ako vedné odvetvie zaoberajúce sa štúdiom zákonitostí formovania, transformácie a distribúcie informácií v prírode vzniklo v čase, keď sa objavil binárny kalkulárny systém: takýto systém fungujúci iba s nulami a jednotkami popísal v roku 1703 nemecký matematik Gottfried Leibniz. Tiež vynašiel prototyp diernej karty a navrhol projekt kalkulačky fungujúcej v binárnych číslach. Ukazuje sa, že informatika bola od samého začiatku praktickou vedou, keď abstraktné myšlienky okamžite našli uplatnenie v podobe konkrétnych vynálezov.
Trvalo však ďalšie storočie a pol, kým sme pochopili, že pomocou binárneho systému je možné nielen vyriešiť aritmetické, ale aj logické problémy. Pri tkaní sa začali používať dierne štítky, ktoré na tkaninách vytvárali zložité vzory. A práve túto technológiu mal anglický vedec 19. storočia Charles Babbage používať vo svojom „diferenciálnom stroji“- dnes sa mu hovorí „otec“prvého počítača. Potom sa na štatistické výpočty použili dierne štítky, na ktorých vyrástla slávna spoločnosť IBM založená v roku 1911. Jeho odborníci tiež vymysleli prvé programovateľné kalkulačky. V roku 1937 americký inžinier Claude Shannon obhájil dizertačnú prácu, v ktorej preukázal, že logické problémy je možné vyriešiť pomocou organizácie elektromechanických relé:táto historická práca položila základy teórie informácií a konštrukcie analógových počítačov. O desať rokov neskôr vydal Shannon ešte rozsiahlejšiu monografiu, ktorá neskúmala jednotlivé schémy, ale povahu informácií ako celku. Od tohto okamihu nadobudla informatika význam univerzálnej teórie, pomocou ktorej možno opísať globálne fyzikálne procesy.
KVANTOVÝ SKOK
Vznik kvantovej mechaniky prinútil vedcov prehodnotiť základy počítačovej vedy. Ak Claude Shannon a jeho nasledovníci verili, že akékoľvek objekty a interakcie medzi nimi je možné vyjadriť sekvenciami núl a jednotiek, potom treba podľa zákonov kvantového sveta brať do úvahy neistotu stavu informačnej bunky. Vďaka tomu môže kvantový počítač vykonávať výpočty oveľa rýchlejšie ako tradičný počítač, pretože, ako hovoria vedci, je v ňom schopnosť paralelných výpočtov obsiahnutá na úrovni fyzického zariadenia. Jeho hlavným problémom je extrahovať výsledok, ale snažia sa ho vyriešiť vývojom špeciálnych algoritmov na dešifrovanie prijatých dát.
Propagačné video:
Pretože prvý kvantový počítač bol vyrobený veľmi nedávno, teória kvantovej informácie je stále v plienkach. Ale už v tejto prvej fáze je zrejmé, že pri správnom vývoji je zjavne schopný odpovedať na rozporuplné otázky modernej fyziky, a to aj na tú hlavnú: ako sa formuje realita?
Mnoho odborníkov hovorí o významnom vedeckom potenciáli teórie kvantových informácií. Napríklad Seth Lloyd z Massachusetts University of Technology verí, že vesmír samotný je obrovský kvantový počítač a že sa vývojom vhodnej technológie jedného dňa naučíme reprodukovať základné procesy a dokonca ich modelovať podľa vlastného uváženia. Švajčiarsky fyzik Nicolas Gisan, autor prelomového experimentu v oblasti kvantovej teleportácie, si je istý, že po objave „náhodnej nelokality“, ktorá sa ukázala ako rovnaký základný zákon prírody ako zákon univerzálnej gravitácie, budeme musieť revidovať celý obraz sveta. A tak ďalej a tak ďalej.
Zdá sa, že je potrebná nová teória na vysvetlenie sveta, berúc do úvahy nové objavy. A takúto teóriu navrhol slávny britský fyzik izraelského pôvodu David Deutsch.
NEVIDITEĽNÝ KONŠTRUKTOR
David Deutsch, ktorý pracuje v Oxforde, sa preslávil knihou „The Structure of Reality“(1997), v ktorej podložil hypotézu „multiverse“- zabudnutú interpretáciu kvantovej mechaniky, ktorá umožňuje existenciu nekonečného množstva paralelných svetov. Neskôr k tejto hypotéze pridal koncepciu uplatniteľnosti akýchkoľvek myšlienok, ktoré prešli testom mentálneho vyvrátenia, teóriu kvantových informácií a vývoj evolučnej teórie vo vzťahu k sfére rozumu, ktorú navrhol Richard Dawkins, podľa Karla Poppera. Vďaka tomu sa Deutschovi podarilo nájsť cestu k originálnemu pohľadu na štruktúru vesmíru, ktorý nazval „teóriou konštruktéra“.
V najjednoduchšej podobe jeho teória hovorí, že svet okolo nás sa vyvíja pod vplyvom určitých systémov zabudovaných do štruktúry reality, preto, ak chce veda poznať Vesmír, nemala by sa zaoberať ani tak štúdiom zákonov, ktorými jednotlivé objekty interagujú, ako skôr štúdiom spomínaných systémov („Konštruktéri“), z ktorých niektoré sme sa dokonca naučili reprodukovať. David Deutsch vysvetľuje svoj nápad takto:
„Dominantný koncept v modernej vede považuje všetko okolo za vývoj dôsledkov niektorých neznámych počiatočných podmienok … Napríklad, keď poznáme pohybové zákony a kde bola planéta pred rokom, môžeme predpovedať, kde to bude v ďalšom roku. Ak však uvažujeme, či dokážeme sem a tam presunúť celú planétu, tradičný prístup zlyhá. Ďalším príkladom je problém slobodnej vôle. Povedzme, že mám dve možnosti. Keď som sa usadil na prvom, môžem len hádať, čo by sa stalo, keby som si vybral druhý. To, čo sa deje, sa deje. A to je všetko … Ukazuje sa, že môj výber bol predurčený od čias Veľkého tresku? Podstatným problémom je, že dominantný koncept vysvetľuje iba to, čo je hmotné; slobodná vôľa do toho nezapadá … V teórii konštruktéra sa dá povedať, že niečo je možné,bez toho, aby som povedal, že sa to stane. “
Vedec porovnáva pôsobenie „konštruktérov“s pôsobením katalyzátorov - látok, ktoré menia rýchlosť chemických reakcií, ale nemenia sa samy. Štúdium „konštruktérov“nám podľa Deutscha dá vodítko k pochopeniu toho, odkiaľ sa vzali fyzikálne zákony a prečo fungujú tak, ako fungujú. Zároveň sa ukáže, čo je vo všeobecnosti možné v rámci nášho vesmíru robiť a čo zostane fantastické.
NA PRAHU Všemocnosti
Ľudstvo už dlho dokázalo vyrobiť najjednoduchšie modely „konštruktérov“. Ide napríklad o tepelné motory pracujúce v cykle. Alebo stolný počítač, ktorý vykonáva všetky druhy operácií transformácie informácií a zostáva fyzicky nezmenený.
Globálnych „konštruktérov“sa samozrejme nemôžeme dotknúť rukami alebo položiť na stôl, ale s ich prejavmi sa stretávame takmer každú sekundu. Faktom je, že samotné vedomosti sú jedným z globálnych „konštruktérov“a nezáleží na tom, odkiaľ pochádzajú: z hlavy, z knihy alebo z počítača. Ale možnosť nových transformácií závisí od množstva znalostí. Ak skôr človek mohol používať iba prírodné zlúčeniny a procesy, dnes sa naučil, aby príroda fungovala „neprirodzeným“spôsobom, vytváral nové prvky periodickej tabuľky alebo začal reťazovú reakciu rozpadu atómových jadier.
Aké praktické využitie môže mať „teória konštruktérov“iné ako rozširovanie vedomostí? David Deutsch verí, že práve ona umožní navrhnúť umelú inteligenciu, ktorá zmení kvalitu práce s informáciami. A keďže informácie sú jadrom všetkého, pravdepodobne budú možnosti tejto inteligencie neobmedzené. Bude napríklad schopný vyriešiť problém fyzickej nesmrteľnosti alebo kolonizácie susedných planét. Ako sa v tomto prípade zmení svet, si môžete skúsiť predstaviť sami. Koniec koncov, aj vy ste súčasťou globálneho „konštruktéra“…
Anton Pervušin