앨런 튜링. 혼돈을 예측하는 오라클

Alan Turing은 어떤 질문에도 답할 수 있는 "신탁"을 만드는 것을 꿈꿨습니다. 그와 다른 누구도 그런 기계를 만들지 않았습니다. 그러나 1936년 천재 수학자가 내놓은 컴퓨터 모델은 단순한 계산기에서 강력한 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 컴퓨터 시대의 매트릭스라고 할 수 있습니다.

Turing이 만든 기계는 오늘날의 컴퓨터 및 프로그래밍 언어에 비해 원시적일 뿐 아니라 단순한 알고리즘 장치입니다. 그러나 가장 복잡한 알고리즘도 실행할 수 있을 만큼 강력합니다.

앨런 튜링

고전적인 정의에서 튜링 기계는 데이터가 기록되는 필드로 분할된 무한히 긴 테이프로 구성된 알고리즘을 실행하는 데 사용되는 컴퓨터의 추상 모델로 설명됩니다. 테이프는 한쪽 또는 양쪽에 끝이 없을 수 있습니다. 각 필드는 N 상태 중 하나일 수 있습니다. 기계는 항상 필드 중 하나 위에 있으며 M 상태 중 하나에 있습니다. 머신 상태와 필드의 조합에 따라 머신은 필드에 새 값을 쓰고 상태를 변경한 다음 한 필드를 오른쪽이나 왼쪽으로 이동할 수 있습니다. 이 작업을 주문이라고 합니다. 튜링 기계는 그러한 명령을 얼마든지 포함하는 목록에 의해 제어됩니다. 숫자 N과 M은 유한한 한 무엇이든 될 수 있습니다. 튜링 기계의 명령어 목록은 프로그램으로 생각할 수 있습니다.

기본 모델은 입력 테이프가 셀(사각형)로 분할되어 있고 테이프 헤드가 주어진 시간에 하나의 셀만 관찰할 수 있습니다. 각 셀에는 유한한 알파벳 문자 중 하나의 문자가 포함될 수 있습니다. 일반적으로 입력 기호의 순서는 테이프에 왼쪽부터 시작하여 나머지 셀(입력 기호의 오른쪽)은 테이프의 특수 기호로 채워진 것으로 간주됩니다.

따라서 튜링 기계는 다음 요소로 구성됩니다.

• 테이프를 가로질러 이동할 수 있는 이동식 읽기/쓰기 헤드는 한 번에 한 칸씩 이동합니다.
• 유한한 상태 집합;
• 최종 문자 알파벳;
• 표시된 사각형이 있는 끝없는 스트립. 각 사각형에는 하나의 문자가 포함될 수 있습니다.
• 각 정류장에서 변경을 일으키는 지침이 있는 상태 전환 다이어그램.

하이퍼컴퓨터

Turing Machine은 우리가 만드는 모든 컴퓨터에 피할 수 없는 한계가 있음을 증명합니다. 예를 들어, 유명한 괴델 불완전성 정리와 관련이 있습니다. 영국의 한 수학자는 우리가 이 목적을 위해 세상의 모든 계산 페타플롭을 사용해도 컴퓨터가 풀 수 없는 문제가 있음을 증명했습니다. 예를 들어, 프로그램이 무한 반복되는 논리 루프에 들어갈지 또는 종료할 수 있는지 여부를 알 수 없습니다. 먼저 루프 등에 들어갈 위험이 있는 프로그램을 시도하지 않고(중지 문제라고 함). Turing 기계가 만들어진 후 만들어진 장치에서 이러한 불가능성의 효과는 무엇보다도 컴퓨터 사용자에게 친숙한 "죽음의 블루 스크린"입니다.

앨런 튜링 책 표지

1993년에 발표된 자바 시겔만(Java Siegelman)의 연구에서 보여주듯이 융합 문제는 뇌의 구조를 모방하는 방식으로 서로 연결된 프로세서로 구성된 신경망 기반 컴퓨터로 해결할 수 있습니다. 하나에서 다른 것으로 "입력"하는 계산 결과. 우주의 기본 메커니즘을 사용하여 계산을 수행하는 "하이퍼컴퓨터"의 개념이 등장했습니다. 이것들은 제한된 시간에 무한한 수의 작업을 수행하는 기계가 될 것입니다. 예를 들어, 영국 셰필드 대학의 Mike Stannett은 이론상 무한한 상태로 존재할 수 있는 수소 원자의 전자 사용을 제안했습니다. 양자 컴퓨터조차도 이러한 개념의 대담함에 비하면 창백합니다.

최근 몇 년 동안 과학자들은 튜링 자신이 구축하거나 시도조차 하지 않은 "신탁"의 꿈으로 돌아가고 있습니다. 미주리 대학의 Emmett Redd와 Steven Younger는 "튜링 슈퍼머신"을 만드는 것이 가능하다고 믿습니다. 그들은 앞서 언급한 Chava Siegelman이 취한 것과 동일한 경로를 따라 입력-출력에서 2015-0 값 대신 신호 "완전히 켜짐"에서 "완전히 꺼짐"까지 전체 범위의 상태가 있는 신경망을 구축합니다. . Redd가 NewScientist의 1년 XNUMX월호에서 설명했듯이 "XNUMX과 XNUMX 사이에는 무한대가 있습니다."

Siegelman 여사는 두 명의 미주리 연구원과 합류하여 함께 혼돈의 가능성을 탐구하기 시작했습니다. 대중적인 설명에 따르면 혼돈 이론은 한 반구에서 나비의 날개짓이 다른 반구에서 허리케인을 유발한다고 제안합니다. Turing의 슈퍼머신을 만드는 과학자들은 작은 변화가 큰 결과를 가져오는 시스템을 염두에 두고 있습니다.

2015년 말까지 Siegelman, Redd, Younger의 작업 덕분에 두 대의 프로토타입 카오스 기반 컴퓨터가 구축되어야 합니다. 그 중 하나는 3600개의 시냅스 연결로 연결된 XNUMX개의 기존 전자 부품으로 구성된 신경망입니다. 두 번째는 빛, 거울, 렌즈를 사용하여 XNUMX개의 뉴런과 XNUMX개의 시냅스를 재현하는 광자 장치입니다.

많은 과학자들은 "슈퍼 튜링"을 구축하는 것이 현실적이라고 회의적입니다. 다른 사람들에게 그러한 기계는 자연의 무작위성을 물리적으로 재창조하는 것일 것입니다. 모든 답을 알고 있는 자연의 전지성은 그것이 자연이라는 사실에서 나온다. 자연을 재생산하는 체계인 우주는 모든 것을 알고 있기 때문에 신탁이다. 아마도 이것은 인간 두뇌의 복잡성과 혼란스러운 작업을 적절하게 재현하는 인공 초지능으로 가는 길일 것입니다. Turing은 자신의 계산 결과를 혼란스럽고 무작위로 만들기 위해 설계한 컴퓨터에 방사성 라듐을 넣을 것을 제안한 적이 있습니다.

그러나 카오스 기반 슈퍼머신의 프로토타입이 작동하더라도 실제로 이러한 슈퍼머신인지 증명하는 방법은 문제로 남아 있습니다. 과학자들은 아직 적절한 선별 검사에 대한 아이디어가 없습니다. 이를 확인하는 데 사용할 수 있는 표준 컴퓨터의 관점에서 슈퍼머신은 소위 오류, 즉 시스템 오류로 간주될 수 있습니다. 인간의 관점에서 모든 것이 완전히 이해할 수 없고 ... 혼란스러울 수 있습니다.