Lai gan datorzinātnes skolās māca jau ceturto gadu desmitu pēc kārtas, mēs maz domājam par tās nozīmi. Mums šķiet, ka tas tikai palīdz labāk saprast, kā darbojas skaitļošana. Patiesībā no informātikas izaug teorija, kas ilgtermiņā spēj mainīt mūsu pamatidejas par pasauli un cilvēka vietu tajā.
APRĒĶINU ERA
Informātika kā zinātnes nozare, kas nodarbojas ar informācijas veidošanās, pārveidošanas un izplatīšanas likumu izpēti dabā, radās laikā, kad parādījās binārā aprēķina sistēma: šādu sistēmu, kas darbojas tikai ar nullēm un vienām, 1703. gadā aprakstīja vācu matemātiķis Gotfrīds Leibnics. Viņš arī izgudroja perfokartes prototipu un ierosināja projektu kalkulatoram, kas darbojas bināros skaitļos. Izrādās, ka informātika jau no paša sākuma bija praktiska zinātne, kad abstraktas idejas uzreiz atrod pielietojumu konkrētu izgudrojumu veidā.
Tomēr vajadzēja vēl pusotru gadsimtu, lai saprastu, ka ar binārās sistēmas palīdzību ir iespējams ne tikai atrisināt aritmētiskās, bet arī loģiskās problēmas. Aušanā sāka izmantot perfokartes, radot sarežģītus modeļus uz audumiem. Un tieši šo tehnoloģiju bija paredzēts izmantot 19. gadsimta angļu zinātniekam Čārlzam Bebidžam savā "diferenciālā mašīnā" - šodien viņu sauc par pirmā datora "tēvu". Tad statistiskajiem aprēķiniem izmantoja perfokartes, uz kurām izauga slavenā IBM kompānija, kas dibināta 1911. gadā. Tās eksperti arī izgudroja pirmos programmējamos kalkulatorus. 1937. gadā amerikāņu inženieris Klods Šenons aizstāvēja disertāciju, kurā parādīja, ka loģiskas problēmas var atrisināt, izmantojot elektromehānisko releju organizāciju:šis vēsturiskais darbs lika pamatus informācijas teorijai un analogo datoru konstrukcijai. Pēc desmit gadiem Šenons publicēja vēl plašāku monogrāfiju, kurā tika pārbaudītas nevis atsevišķas shēmas, bet gan informācijas raksturs kopumā. Kopš šī brīža informātika ir ieguvusi universālas teorijas nozīmi, ar kuras palīdzību var aprakstīt globālos fiziskos procesus.
QUANTUM LAP
Kvantu mehānikas parādīšanās piespieda zinātniekus pārskatīt datorzinātnes pamatus. Ja Klods Šenons un viņa sekotāji uzskatīja, ka jebkurus objektus un mijiedarbību starp tiem var izteikt ar nulles un vienības secībām, tad saskaņā ar kvantu pasaules likumiem ir jāņem vērā informācijas šūnas stāvokļa nenoteiktība. Pateicoties tam, kvantu dators var veikt aprēķinus daudz ātrāk nekā tradicionālais dators, jo, kā saka zinātnieki, tam ir raksturīga spēja veikt paralēlus aprēķinus fiziskās ierīces līmenī. Tās galvenā problēma ir iegūt rezultātu, taču viņi to mēģina atrisināt, izstrādājot īpašus algoritmus saņemto datu atšifrēšanai.
Reklāmas video:
Tā kā pirmais kvantu dators tika uzbūvēts pavisam nesen, kvantu informācijas teorija joprojām ir sākuma stadijā. Bet pat šajā pirmajā posmā kļūst skaidrs, ka, pareizi attīstoties, tas acīmredzami spēj atbildēt uz mūsdienu fizikas pretrunīgajiem jautājumiem un pat uz galveno: kā veidojas realitāte?
Daudzi eksperti runā par kvantu informācijas teorijas ievērojamo zinātnisko potenciālu. Piemēram, Sets Loids no Masačūsetsas Tehniskās universitātes uzskata, ka pats Visums ir milzīgs kvantu dators un, izstrādājot atbilstošu tehnoloģiju, mēs kādreiz iemācīsimies reproducēt fundamentālos procesus un pat tos modelēt, vadot pēc saviem ieskatiem. Šveices fiziķis Nikolā Gisans, kvantu teleportācijas izrāviena eksperimenta autors, ir pārliecināts, ka pēc "nejaušas lokalizācijas" atklāšanas, kas izrādījās tāds pats dabas pamatlikums kā universālās gravitācijas likums, mums būs jāpārskata viss pasaules attēls. Un tā tālāk un tā tālāk.
Šķiet, ka ir nepieciešama jauna teorija, kas paskaidrotu pasauli svaigu atklājumu gaismā. Un šādu teoriju ierosināja slavenais Izraēlas izcelsmes britu fiziķis Deivids Dehs.
Neredzams celtnieks
Oksfordā strādājošais Deivids Deščs kļuva slavens ar grāmatu “Realitātes struktūra” (1997), kurā viņš pamatoja daudzveidības hipotēzi - aizmirstu kvantu mehānikas interpretāciju, kas ļauj pastāvēt bezgalīgi daudz paralēlu pasaulju. Vēlāk viņš pievienoja šai hipotēzei Karla Popera koncepciju par to ideju piemērojamību, kuras iztur garīgās atspēkošanas pārbaudi, kvantu informācijas teoriju un evolūcijas teorijas attīstību saistībā ar prāta sfēru, ko ierosināja Rihards Dokinss. Tā rezultātā Dešam izdevās atrast ceļu uz Visuma uzbūves sākotnējo skatījumu, ko viņš nosauca par "konstruktora teoriju".
Visvienkāršākajā veidā viņa teorija saka, ka apkārtējā pasaule attīstās noteiktu sistēmu ietekmē, kas iebūvētas realitātes audumā, tādēļ, ja zinātne vēlas zināt Visumu, tai vajadzētu nodarboties ne tik daudz ar likumu izpēti, ar kādiem mijiedarbojas atsevišķi objekti, bet gan ar minēto sistēmu izpēti ("Konstruktori"), no kuriem dažus mēs pat iemācījāmies reproducēt. Deivids Dehs savu ideju izskaidro šādi:
“Mūsdienu zinātnē dominējošais jēdziens visu apkārtējo uzskata par dažu nezināmu sākotnējo apstākļu attīstošām sekām … Piemēram, zinot kustības likumus un to, kur planēta atradās pirms gada, mēs varam paredzēt, kur tā atradīsies vēl pēc gada. Bet, ja mēs domājam, vai mēs varam pārvietot veselu planētu tur un tur, tradicionālā pieeja neizdosies. Cits piemērs ir brīvas gribas problēma. Pieņemsim, ka man ir divas izvēles iespējas. Apmeties pie pirmā, es varu tikai nojaust, kas būtu noticis, ja es būtu izvēlējies otro. Notiek tas, kas notiek. Un tas arī viss … Izrādās, ka mana izvēle bija iepriekš noteikta kopš Lielā sprādziena laika? Pamatproblēma ir tā, ka dominējošais jēdziens izskaidro tikai to, kas ir būtisks; brīva griba tajā neiederas … Konstruktora teorijā var teikt, ka kaut kas ir iespējams,nesakot, ka tas notiks."
Zinātnieks salīdzina "konstruktoru" darbību ar katalizatoru darbību - vielām, kas maina ķīmisko reakciju ātrumu, bet nemainās paši. "Konstruktoru" izpēte, pēc Deutsch domām, ļaus mums saprast, no kurienes radušies fizikas likumi un kāpēc tie darbojas tā, kā viņi strādā. Tajā pašā laikā kļūs skaidrs, ko vispār ir iespējams darīt mūsu Visumā, un kas paliks fantastisks.
PAR Visvarenības triecienu
Cilvēce jau sen spēj izgatavot vienkāršākos "konstruktoru" modeļus. Tie ir, piemēram, siltuma dzinēji, kas darbojas ciklā. Vai arī galddators, kas veic visu veidu darbības informācijas pārveidošanai, vienlaikus fiziski nemainoties.
Protams, globālos “konstruktorus” nevar aiztikt ar rokām vai novietot uz galda, taču ar viņu izpausmēm mēs sastopamies gandrīz katru sekundi. Fakts ir tāds, ka pašas zināšanas ir viens no globālajiem "konstruktoriem", un nav svarīgi, no kurienes tās rodas: no galvas, no grāmatas vai no datora. Bet jaunu transformāciju iespējamība ir atkarīga no zināšanu daudzuma. Ja agrāk cilvēks varēja izmantot tikai dabiskus savienojumus un procesus, šodien viņš ir iemācījies dabai likties darboties "nedabiski", radot jaunus periodiskās tabulas elementus vai uzsākot atomu kodolu sabrukšanas ķēdes reakciju.
Kādu praktisku pielietojumu “konstruktora teorija” var būt, izņemot zināšanu papildināšanu? Deivids Deščs uzskata, ka tieši viņa ļaus izstrādāt mākslīgo intelektu, kas mainīs darba ar informāciju kvalitāti. Tā kā informācija ir visa pamatā, tad, iespējams, šīs inteliģences iespējas būs neierobežotas. Piemēram, viņš spēs atrisināt fiziskās nemirstības vai kaimiņu planētu kolonizācijas problēmu. Kā šajā gadījumā mainīsies pasaule, varat mēģināt iztēloties sevi. Galu galā, jūs esat arī daļa no globālā "konstruktora" …
Antons Pervušins