Vaikka tietojenkäsittelytietettä on opetettu kouluissa jo neljännen vuosikymmenen ajan peräkkäin, emme juurikaan ajattele sen merkitystä. Näyttää siltä, että se auttaa vain ymmärtämään paremmin, miten laskenta toimii. Itse asiassa informatiikasta kasvaa teoria, joka pitkällä aikavälillä pystyy muuttamaan perusajattelumme maailmasta ja ihmisen paikasta siinä.
LASKENTA-AIKA
Tietotekniikka, kuten tieteenala, joka käsittelee luonnossa tapahtuvan tiedon muodostumisen, muuttumisen ja jakautumisen lakien tutkimista, on syntynyt sinä aikana, jolloin binaarinen laskentajärjestelmä ilmestyi: saksalaisen matemaatikko Gottfried Leibniz kuvasi sellaista järjestelmää, joka toimi vain nollien ja nollien kanssa vuonna 1703. Hän keksi myös perfokortin prototyypin ja ehdotti projektia binäärilukuina toimivaa laskinta varten. On käynyt ilmi, että informatiikka oli alusta alkaen käytännön tiedettä, jolloin abstraktit ideat löytävät heti sovelluksen konkreettisten keksintöjen muodossa.
Kesti kuitenkin puolitoista vuosisataa, jotta ymmärrettäisiin, että binaarijärjestelmän avulla on mahdollista paitsi ratkaista aritmeettisia myös loogisia ongelmia. Lävistyskortteja alettiin käyttää kudontaan, luoden monimutkaisia kuvioita kankaille. Ja juuri tätä tekniikkaa 19. vuosisadan englantilaisen tiedemiehen Charles Babbetin piti käyttää "differentiaalikoneessaan" - tänään häntä kutsutaan ensimmäisen tietokoneen "isäksi". Sitten tilastollisiin laskelmiin käytettiin rei'itettyjä kortteja, joihin vuonna 1911 perustettu kuuluisa IBM-yritys kasvoi. Sen asiantuntijat keksivät myös ensimmäiset ohjelmoitavat laskimet. Vuonna 1937 amerikkalainen insinööri Claude Shannon puolusti väitöskirjaansa, jossa hän osoitti, että loogiset ongelmat voidaan ratkaista käyttämällä sähkömekaanisia releitä:Tässä historiallisessa työssä perustettiin tietoteorian ja analogisten tietokoneiden rakentaminen. Kymmenen vuotta myöhemmin Shannon julkaisi vielä laajemman monografian, jossa ei tarkasteltu yksittäisiä järjestelmiä, vaan koko tiedon luonnetta. Siitä hetkestä lähtien informatiikka on saanut merkityksen yleismaailmallisesta teoriasta, jonka avulla voidaan kuvata maailmanlaajuisia fyysisiä prosesseja.
AIKAHYPPY
Kvanttimekaniikan ilmaantuminen pakotti tutkijat tarkistamaan tietojenkäsittelytieteen perustan. Jos Claude Shannon ja hänen seuraajansa uskoivat, että kaikki esineet ja niiden välinen vuorovaikutus voidaan ilmaista nollasekvensseillä ja yhtälöillä, niin kvanttimaailman lakien mukaan on otettava huomioon tietosolun tilan epävarmuus. Tämän ansiosta kvanttitietokone voi suorittaa laskelmia paljon nopeammin kuin perinteinen, koska, kuten tiedemiehet sanovat, kyky rinnakkaisiin laskelmiin on luontainen fyysisen laitteen tasolla. Sen suurin ongelma on purkaa tulos, mutta he yrittävät ratkaista sen kehittämällä erityisiä algoritmeja vastaanotettujen tietojen salauksen purkamiseksi.
Mainosvideo:
Koska ensimmäinen kvanttitietokone rakennettiin vasta äskettäin, kvanttitietojen teoria on vielä lapsenkengissään. Mutta jo tässä ensimmäisessä vaiheessa käy selväksi, että asianmukaisella kehityksellä se ilmeisesti pystyy vastaamaan nykyaikaisen fysiikan ristiriitaisiin kysymyksiin ja jopa tärkeimpään: miten todellisuus muodostuu?
Monet asiantuntijat puhuvat kvanttitietojen teorian merkittävästä tieteellisestä potentiaalista. Esimerkiksi Seth Lloyd Massachusettsin teknillisestä yliopistosta uskoo, että maailmankaikkeus itsessään on valtava kvanttitietokone ja että kehittämällä asianmukaista tekniikkaa opimme jonain päivänä toistamaan perustavanlaatuisia prosesseja ja jopa mallinnamaan niitä ohjaamalla harkintamme mukaan. Sveitsiläinen fyysikko Nicolas Gisan, kvantti teleportointia koskevan läpimurtokokeilun kirjoittaja, on varma, että "satunnaisen paikallisuuden" löytämisen jälkeen, joka osoittautui samaksi luonnon peruslaki kuin universaalin painovoiman laki, meidän on tarkistettava koko maailmankuva. Ja niin edelleen.
Näyttää siltä, että tarvitaan uusi teoria, joka selittää maailman ottaen huomioon uudet löydöt. Ja tällaisen teorian ehdotti kuuluisa israelilaista alkuperää oleva brittiläinen fyysikko David Deutsch.
Näkymätön rakentaja
Oxfordissa työskentelevä David Deutsch tuli tunnetuksi kirjastaan Todellisuuden rakenne (1997), jossa hän perusteli monimuotoisen hypoteesin, kvanttimekaniikan unohdetun tulkinnan, joka sallii äärettömän määrän rinnakkaismaailmoja. Myöhemmin hän lisäsi tähän hypoteesiin Richard Dawkinsin ehdottaman Karl Popperin käsitteen kaikkien mielenterveyskokeiden läpäisevien ideoiden, kvanttitietoteorian ja evoluutioteorian kehityksen sovellettavuuden soveltamisesta mielenterveyden alalla. Tämän seurauksena Deutsch onnistui löytämään tien alkuperäiseen näkemykseen maailmankaikkeuden rakenteesta, jota hän kutsui "konstruktorin teoriaksi".
Yksinkertaisimmassa muodossaan hänen teoriansa mukaan ympärillämme oleva maailma kehittyy tiettyjen todellisuuden kudokseen rakennettujen järjestelmien vaikutuksesta, joten jos tiede haluaa tuntea maailmankaikkeuden, sen ei pitäisi olla mukana niinkään tutkimalla lakeja, joiden avulla yksittäiset kohteet ovat vuorovaikutuksessa, kuin mainittuja järjestelmiä ("Rakentajat"), joista osaa jopa opimme toistamaan. David Deutsch selittää ajatuksensa näin:
"Nykyaikaisen tieteen hallitseva käsite pitää kaiken ympärillä joidenkin tuntemattomien alkutilanteiden kehittyvinä seurauksina … Esimerkiksi, kun tiedämme liikkeen lait ja missä planeetta oli vuosi sitten, voimme ennustaa, missä se on toisen vuoden kuluttua. Mutta jos ihmettelemme, voimmeko siirtää koko planeetan sinne ja tänne, perinteinen lähestymistapa epäonnistuu. Toinen esimerkki on vapaan tahdon ongelma. Oletetaan, että minulla on kaksi vaihtoehtoa. Kun olen tyytynyt ensimmäiseen, voin vain arvata, mitä olisi tapahtunut, jos olisin valinnut toisen. Mitä tapahtuu, tapahtuu. Ja siinä kaikki … Osoittautuu, että valintani oli ennalta määrätty alkuräjähdysten jälkeen? Perusongelma on, että hallitseva käsite selittää vain olennaisen; vapaa tahto ei sovi siihen … Rakentajan teoriassa voidaan sanoa, että jotain on mahdollista,sanomatta, että se tapahtuu."
Tutkija vertaa "rakentajien" toimintaa katalyyttien - aineiden, jotka muuttavat kemiallisten reaktioiden nopeutta, mutta eivät itse. "Rakentajien" tutkiminen, Deutschin mukaan, antaa meille vihjeen ymmärtää, mistä fysiikan lait tulivat ja miksi ne toimivat samalla tavalla kuin tekevät. Samalla käy selväksi, mitä universumissamme on yleensä mahdollista tehdä ja mikä säilyy fantastisena.
KAIKKIVALTAISUUDEN ULKOPUOLELLA
Ihmiskunta on pitkään pystynyt tekemään yksinkertaisia "rakentajien" malleja. Nämä ovat esimerkiksi jaksoittain toimivat lämpömoottorit. Tai pöytätietokone, joka suorittaa kaikenlaisia toimintoja tietojen muuntamiseksi, mutta pysyy muuttumattomana fyysisesti.
Tietenkään globaaleja "rakentajia" ei voida koskettaa käsillämme tai sijoittaa pöydälle, mutta kohtaamme heidän ilmentymänsä melkein joka sekunti. Tosiasia on, että tieto itsessään on yksi globaaleista "rakentajista", eikä sillä ole väliä mistä se tulee: päästä, kirjasta tai tietokoneesta. Mutta uusien muutosten mahdollisuus riippuu tiedon määrästä. Jos aikaisempi ihminen pystyi käyttämään vain luonnollisia yhdisteitä ja prosesseja, hän on tänään oppinut saamaan luonnon toimimaan "luonnottomalla" tavalla luomalla uusia jaksollisen järjestelmän elementtejä tai käynnistämällä atomituumien hajoamisen ketjureaktion.
Mitä käytännön sovelluksia "konstruktoriteorialla" voi olla muuta kuin tiedon lisääminen? David Deutsch uskoo, että juuri hän sallii tekoälyn rakentamisen, mikä muuttaa tiedon kanssa työskentelyn laatua. Ja koska tieto on kaiken ydin, luultavasti tämän älykkyyden mahdollisuudet ovat rajattomat. Hän pystyy esimerkiksi ratkaisemaan naapurimaiden planeettojen fyysisen kuolemattomuuden tai kolonisaation ongelman. Kuinka maailma muuttuu tässä tapauksessa, voit yrittää kuvitella itseäsi. Loppujen lopuksi olet myös osa maailmanlaajuista "rakentajaa" …
Anton Pervushin