Iako se informatika u školama uči već četvrto desetljeće zaredom, malo razmišljamo o njenoj važnosti. Čini nam se da to pomaže samo boljem razumijevanju rada računala. Zapravo, teorija izrasta iz informatike koja je dugoročno sposobna promijeniti naše temeljne ideje o svijetu i mjestu čovjeka u njemu.
DOBA OBRAČUNA
Informatika, kao grana znanosti koja se bavi proučavanjem zakona nastajanja, transformacije i distribucije informacija u prirodi, nastala je u vrijeme kada se pojavio binarni sustav računa: takav je sustav, koji djeluje samo s nulama i jedinicama, opisao njemački matematičar Gottfried Leibniz 1703. godine. Također je izumio prototip izbušene kartice i predložio projekt kalkulatora koji operira s binarnim brojevima. Ispada da je informatika od samih početaka bila praktična znanost, kada apstraktne ideje odmah pronalaze primjenu u obliku konkretnih izuma.
Međutim, trebalo je još jedno stoljeće i pol da shvatimo da je uz pomoć binarnog sustava moguće ne samo riješiti aritmetičke, već i logičke probleme. Bušilice su se počele koristiti u tkanju, stvarajući složene uzorke na tkaninama. I upravo je tu tehnologiju engleski znanstvenik iz 19. stoljeća Charles Babbage trebao koristiti u svom "diferencijalnom stroju" - danas ga nazivaju "ocem" prvog računala. Tada su se bušene kartice koristile za statističke izračune, na kojima je odrasla poznata tvrtka IBM osnovana 1911. godine. Njegovi su stručnjaci izumili i prve programabilne kalkulatore. 1937. američki inženjer Claude Shannon obranio je disertaciju u kojoj je pokazao da se logički problemi mogu riješiti organizacijom elektromehaničkih releja:ovo povijesno djelo postavilo je temelje informacijske teorije i konstrukcije analognih računala. Deset godina kasnije, Shannon je objavio još opsežniju monografiju, ne ispitujući pojedinačne sheme, već prirodu informacija u cjelini. Od tog trenutka informatika je stekla značaj univerzalne teorije, uz pomoć koje se mogu opisati globalni fizički procesi.
KVANTNI SKOK
Pojava kvantne mehanike natjerala je znanstvenike da revidiraju temelje računalne znanosti. Ako su Claude Shannon i njegovi sljedbenici vjerovali da se bilo koji objekti i interakcije između njih mogu izraziti sekvencama nula i jedinica, tada se, prema zakonima kvantnog svijeta, mora uzeti u obzir nesigurnost stanja informacijske stanice. Zahvaljujući tome, kvantno računalo može izvršavati proračune mnogo brže od tradicionalnog računala, budući da mu je, kako kažu znanstvenici, svojstvo paralelnih izračunavanja svojstveno na razini fizičkog uređaja. Njegov je glavni problem izvući rezultat, no oni ga pokušavaju riješiti razvojem posebnih algoritama za dešifriranje primljenih podataka.
Promotivni video:
Budući da je prvo kvantno računalo izgrađeno nedavno, teorija kvantnih informacija još je u povojima. Ali čak i u ovoj prvoj fazi postaje jasno da je s pravilnim razvojem očito sposoban odgovoriti na proturječna pitanja moderne fizike, pa čak i na glavno: kako nastaje stvarnost?
Mnogi stručnjaci govore o značajnom znanstvenom potencijalu teorije kvantnih informacija. Na primjer, Seth Lloyd s Tehnološkog sveučilišta u Massachusettsu vjeruje da je sam svemir ogromno kvantno računalo i da ćemo, razvijajući odgovarajuću tehnologiju, jednog dana naučiti reproducirati temeljne procese i čak ih modelirati, usmjeravajući prema vlastitom nahođenju. Švicarski fizičar Nicolas Gisan, autor probojnog eksperimenta o kvantnoj teleportaciji, siguran je da ćemo nakon otkrića "slučajne nelokalnosti", koja se pokazala istim osnovnim prirodnim zakonom kao i zakonom univerzalne gravitacije, morati revidirati cjelokupnu sliku svijeta. I tako dalje.
Čini se da postoji potreba za novom teorijom koja će objasniti svijet, uzimajući u obzir svježa otkrića. A takvu je teoriju predložio poznati britanski fizičar izraelskog podrijetla David Deutsch.
NEVIDLJIVI GRADITELJ
David Deutsch, koji radi na Oxfordu, proslavio se knjigom "Struktura stvarnosti" (1997.), u kojoj je potkrijepio hipotezu "multiverse" - zaboravljenu interpretaciju kvantne mehanike koja omogućava postojanje beskonačnog broja paralelnih svjetova. Kasnije je ovoj hipotezi dodao koncept Karla Poppera o primjenjivosti bilo kakvih ideja koje prolaze test mentalnog opovrgavanja, teorije kvantnih informacija i razvoja evolucijske teorije u odnosu na sferu razuma, koji je predložio Richard Dawkins. Kao rezultat toga, Deutsch je uspio pronaći put do izvornog pogleda na strukturu Svemira, koji je nazvao "teorijom konstruktora".
U svom najjednostavnijem obliku njegova teorija kaže da se svijet oko nas razvija pod utjecajem određenih sustava ugrađenih u tkivo stvarnosti, stoga, ako znanost želi upoznati Svemir, trebala bi se baviti ne toliko proučavanjem zakona po kojima pojedini predmeti međusobno djeluju, koliko proučavanjem spomenutih sustava ("Konstruktori"), od kojih smo neke čak i naučili reproducirati. David Deutsch svoju ideju objašnjava na ovaj način:
„Dominantni koncept u modernoj znanosti sve uokolo smatra razvojem posljedica nekih nepoznatih početnih uvjeta … Primjerice, znajući zakone kretanja i gdje je planet bio prije godinu dana, možemo predvidjeti gdje će biti tijekom sljedeće godine. Ali ako se zapitamo možemo li tamo-amo premjestiti čitav planet, tradicionalni pristup neće uspjeti. Drugi je primjer problem slobodne volje. Recimo da imam dva izbora. Odlučivši se za prvo, mogu samo nagađati što bi se dogodilo da sam odabrao drugo. Što se događa, događa se. I to je sve … Ispada da je moj izbor bio unaprijed određen još iz vremena Velikog praska? Temeljni je problem u tome što dominantni koncept objašnjava samo ono što je materijalno; slobodna volja se u nju ne uklapa … U teoriji konstruktora može se reći da je nešto moguće,a da nisu rekli da će se to dogoditi.
Znanstvenik uspoređuje djelovanje "konstruktora" s djelovanjem katalizatora - tvari koje mijenjaju brzinu kemijskih reakcija, ali se ne mijenjaju same. Studija "konstruktora", prema Deutschu, dat će nam trag za razumijevanjem odakle su zakoni fizike i zašto rade onako kako rade. Istodobno, postat će jasno što je općenito moguće učiniti u našem Svemiru, a što će ostati fantastično.
NA PRAGU Svemoći
Čovječanstvo je odavno u stanju napraviti najjednostavnije modele „konstruktora“. To su, na primjer, toplinski strojevi koji rade u ciklusu. Ili stolno računalo koje izvodi sve vrste operacija za transformiranje informacija, a pritom ostaje fizički nepromijenjeno.
Naravno, globalne "konstruktore" ne možemo dodirnuti rukama ili ih staviti na stol, ali njihove manifestacije susrećemo gotovo svake sekunde. Činjenica je da je samo znanje jedan od globalnih „konstruktora“i nije važno odakle dolazi: iz glave, iz knjige ili s računala. No, mogućnost novih transformacija ovisi o količini znanja. Ako je prije čovjek mogao koristiti samo prirodne spojeve i procese, danas je naučio da priroda radi na "neprirodan" način, stvarajući nove elemente periodnog sustava ili započinjući lančanu reakciju raspadanja atomskih jezgri.
Kakvu praktičnu primjenu može imati "teorija konstruktora" osim povećanja znanja? David Deutsch vjeruje da će upravo ona dopustiti izgradnju umjetne inteligencije koja će promijeniti kvalitetu rada s informacijama. A budući da su informacije u središtu svega, tada će, vjerojatno, mogućnosti ove inteligencije biti neograničene. Primjerice, moći će riješiti problem fizičke besmrtnosti ili kolonizacije susjednih planeta. Kako će se svijet promijeniti u ovom slučaju, možete pokušati zamisliti sebe. Napokon, i vi ste dio globalnog "konstruktora" …
Anton Pervušin
