Ehkki informaatikat on koolides õpetatud juba neljandat aastakümmet järjest, ei mõelda selle tähtsusele vähe. Meile tundub, et see aitab ainult paremini mõista, kuidas arvutitöö käib. Tegelikult kasvab informaatikast välja teooria, mis on pikas perspektiivis võimeline muutma meie põhilisi ideid maailmast ja inimese kohast selles.
ARVUTAMISE AJAL
Informaatika kui looduses toimuva teabe kujunemise, muundumise ja levitamise seaduste uurimisega tegelev teadusharu sai alguse ajal, kui ilmus binaararvutus süsteem: sellist, ainult nullidega ja üksustega töötavat süsteemi kirjeldas saksa matemaatik Gottfried Leibniz 1703. aastal. Samuti leiutas ta perfokaardi prototüübi ja pakkus välja kahendarvudes töötava kalkulaatori projekti. Tuleb välja, et informaatika oli algusest peale praktiline teadus, kui abstraktsed ideed leiavad kohe rakendust konkreetsete leiutiste näol.
Siiski kulus veel poolteist sajandit, et jõuda arusaamisele, et binaarsüsteemi abil on võimalik lahendada mitte ainult aritmeetilisi, vaid ka loogilisi probleeme. Perfokaarte hakati kasutama kudumisel, luues kangastele keerukaid mustreid. Ja just seda tehnoloogiat pidi 19. sajandi inglise teadlane Charles Babbage kasutama oma "diferentsiaalmasinas" - tänapäeval nimetatakse teda esimese arvuti "isaks". Seejärel kasutati statistiliste arvutuste tegemiseks perfokaarte, millel kasvas üles 1911. aastal asutatud kuulus IBM-i ettevõte. Selle eksperdid leiutasid ka esimesed programmeeritavad kalkulaatorid. 1937. aastal kaitses Ameerika insener Claude Shannon oma väitekirja, milles näitas, et loogilisi probleeme saab lahendada elektromehaaniliste releede korralduse abil:see ajalooline töö pani aluse teabeteooriale ja analoogarvutite ehitamisele. Kümme aastat hiljem avaldas Shannon veelgi ulatuslikuma monograafia, milles ei uuritud üksikuid skeeme, vaid kogu teabe olemust. Sellest hetkest alates on informaatika omandanud universaalse teooria olulisuse, mille abil saab kirjeldada globaalseid füüsikalisi protsesse.
KVANTIUMLIK
Kvantmehaanika tekkimine sundis teadlasi arvutiteaduse aluseid üle vaatama. Kui Claude Shannon ja tema järgijad uskusid, et mis tahes esemeid ja nendevahelisi vastastikmõjusid saab väljendada nullide ja üksuste jadadena, siis kvantmaailma seaduste kohaselt tuleb arvestada inforaku oleku määramatusega. Tänu sellele saab kvantarvuti arvutusi teha palju kiiremini kui traditsiooniline arvuti, sest nagu teadlased ütlevad, on paralleelarvutuste võime sellele omane füüsilise seadme tasandil. Selle peamine probleem on tulemuse väljavõtmine, kuid nad püüavad seda lahendada, töötades välja spetsiaalsed algoritmid vastuvõetud andmete dekrüpteerimiseks.
Reklaamvideo:
Kuna esimene kvantarvuti ehitati väga hiljuti, on kvantinfo teooria alles lapsekingades. Kuid juba selles esimeses etapis saab selgeks, et korraliku arengu korral on see ilmselt võimeline vastama tänapäevase füüsika vastuolulistele küsimustele ja isegi peamisele: kuidas reaalsus kujuneb?
Paljud eksperdid räägivad kvantinformatsiooni teooria märkimisväärsest teaduslikust potentsiaalist. Näiteks usub Seth Lloyd Massachusettsi tehnikaülikoolist, et universum ise on tohutu kvantarvuti ja sobivat tehnoloogiat arendades õpime kunagi põhiprotsesse reprodutseerima ja neid isegi modelleerima, juhtides oma äranägemise järgi. Kvantteleportatsiooni läbimurdelise eksperimendi autor Šveitsi füüsik Nicolas Gisan on kindel, et pärast "juhusliku mittekohalikkuse" avastamist, mis osutus samasuguseks loodusseaduseks nagu universaalse gravitatsiooni seadus, peame kogu maailmapildi üle vaatama. Ja nii edasi.
Tundub, et on vaja uut teooriat, mis selgitaks maailma värskete avastuste valguses. Ja sellise teooria pakkus välja Iisraeli päritolu kuulus Suurbritannia füüsik David Deutsch.
NÄGEMATU EHITUS
Oxfordis töötav David Deutsch sai kuulsaks raamatu "Reaalsuse struktuur" (1997), milles ta põhjendas multiversumi hüpoteesi - kvantmehaanika unustatud tõlgendust, mis võimaldab eksisteerida lõpmatu arv paralleelmaailmu. Hiljem lisas ta sellele hüpoteesile Richard Dawkinsi pakutud Karl Popperi kontseptsiooni kõigi ideede rakendatavusest, mis läbivad vaimse ümberlükkamise testi, kvantinformatsiooni teooria ja evolutsiooniteooria arendamise nii, nagu seda on rakendatud meele sfääris. Selle tulemusena õnnestus Deutschil leida viis universumi struktuuri algupärasele vaatele, mida ta nimetas "konstruktori teooriaks".
Kõige lihtsustatumal kujul ütleb tema teooria, et meid ümbritsev maailm areneb teatud reaalsuse kangasse sisseehitatud süsteemide mõjul, seetõttu peaks teadus tahtma universumit tundma õppida mitte niivõrd seaduste uurimisega, mille kaudu üksikud objektid suhtlevad, vaid nende süsteemide uurimisega ("Konstruktorid"), millest mõned õppisime isegi paljunema. David Deutsch selgitab oma ideed nii:
„Kaasaegses teaduses domineeriv kontseptsioon peab kõike ümbritsevat mingite tundmatute algtingimuste arenevateks tagajärgedeks … Näiteks, teades liikumisseadusi ja seda, kus planeet oli aasta tagasi, võime ennustada, kus see asub järgmisel aastal. Kuid kui me mõtleme, kas suudame terve planeedi sinna ja sinna viia, siis traditsiooniline lähenemine ebaõnnestub. Teine näide on vaba tahte probleem. Oletame, et mul on kaks valikut. Esimesega leppinud, võin vaid aimata, mis oleks juhtunud, kui oleksin valinud teise. Mis juhtub, toimub. Ja see on kõik … Tuleb välja, et minu valik oli juba Suure Paugu ajast ette määratud? Põhiprobleem on see, et domineeriv mõiste selgitab ainult seda, mis on oluline; vaba tahe sellesse ei mahu … Konstruktori teoorias võib öelda, et midagi on võimalik,ütlemata, et see juhtub."
Teadlane võrdleb "konstruktorite" tegevust katalüsaatorite toimega - ained, mis muudavad keemiliste reaktsioonide kiirust, kuid ei muutu ise. "Konstruktorite" uurimine annab Deutschi sõnul mõista, kust on tulnud füüsikaseadused ja miks nad töötavad nii, nagu nad töötavad. Samal ajal saab selgeks, mida meie Universumis on üldiselt võimalik teha ja mis jääb fantastiliseks.
Kõikvõimsuse langusel
Inimkond on juba ammu suutnud teha kõige lihtsamaid "konstruktorite" mudeleid. Need on näiteks tsüklina töötavad soojusmootorid. Või lauaarvuti, mis teeb igasuguseid toiminguid teabe teisendamiseks, jäädes samas füüsiliselt muutumatuks.
Muidugi ei saa globaalseid “konstruktoreid” käega katsuda ega lauale panna, kuid nende ilminguid kohtame pea iga sekund. Fakt on see, et teadmised ise on üks globaalsetest „konstruktoritest“ja pole vahet, kust need pärinevad: peast, raamatust või arvutist. Kuid uute muutuste võimalus sõltub teadmiste hulgast. Kui varem sai inimene kasutada ainult looduslikke ühendeid ja protsesse, siis tänaseks on ta õppinud loodust toimima "ebaloomulikult", luues perioodilisustabeli uusi elemente või alustades aatomituumade lagunemise ahelreaktsiooni.
Millist praktilist rakendust saab „konstruktoriteoorial” olla peale teadmiste täiendamise? David Deutsch usub, et just tema lubab tehisintellekti ehitamist, mis muudab teabega töötamise kvaliteeti. Ja kuna teave on kõige keskmes, on tõenäoliselt selle luure võimalused piiramatud. Näiteks suudab ta lahendada füüsilise surematuse või naaberplaneetide koloniseerimise probleemi. Kuidas maailm sel juhul muutub, võite proovida ennast ette kujutada. Lõppude lõpuks olete ka osa globaalsest "konstruktorist" …
Anton Pervushin
