Chociaż informatyka jest nauczana w szkołach od czwartej dekady z rzędu, niewiele uwagi poświęcamy jej znaczeniu. Wydaje nam się, że pomaga to tylko lepiej zrozumieć, jak działa komputer. W rzeczywistości z informatyki wyrasta teoria, która w dłuższej perspektywie jest w stanie zmienić nasze fundamentalne wyobrażenia o świecie i miejscu w nim człowieka.
ERA KALKULACJI
Informatyka, jako dziedzina nauki zajmująca się badaniem praw tworzenia, transformacji i dystrybucji informacji w przyrodzie, powstała w czasie, gdy pojawił się system rachunku binarnego: taki system, działający tylko z zerami i jedynkami, opisał niemiecki matematyk Gottfried Leibniz w 1703 roku. Wymyślił również prototyp karty dziurkowanej i zaproponował projekt kalkulatora działającego na liczbach binarnych. Okazuje się, że informatyka od samego początku była nauką praktyczną, kiedy abstrakcyjne idee od razu znajdują zastosowanie w postaci konkretnych wynalazków.
Jednak kolejne półtora wieku zajęło zrozumienie, że za pomocą systemu binarnego można rozwiązywać nie tylko problemy arytmetyczne, ale także logiczne. W tkaniu zaczęto wykorzystywać karty dziurkowane, tworząc złożone wzory na tkaninach. I właśnie tę technologię angielski naukowiec z XIX wieku Charles Babbage miał wykorzystać w swojej „maszynie różnicowej” - dziś nazywany jest „ojcem” pierwszego komputera. Następnie do obliczeń statystycznych wykorzystano karty dziurkowane, na których wyrosła słynna firma IBM, założona w 1911 roku. Jej eksperci wymyślili także pierwsze programowalne kalkulatory. W 1937 roku amerykański inżynier Claude Shannon obronił rozprawę, w której pokazał, że problemy logiczne można rozwiązać organizując przekaźniki elektromechaniczne:ta praca historyczna położyła podwaliny pod teorię informacji i konstrukcję komputerów analogowych. Dziesięć lat później Shannon opublikował jeszcze bardziej obszerną monografię, nie badając poszczególnych schematów, ale natury informacji jako całości. Od tego momentu informatyka nabrała znaczenia uniwersalnej teorii, za pomocą której można opisać globalne procesy fizyczne.
QUANTUM LEAP
Pojawienie się mechaniki kwantowej zmusiło naukowców do zrewidowania podstaw informatyki. Jeśli Claude Shannon i jego zwolennicy wierzyli, że jakiekolwiek obiekty i interakcje między nimi można wyrazić ciągami zer i jedynek, to zgodnie z prawami świata kwantowego należy wziąć pod uwagę niepewność stanu komórki informacyjnej. Dzięki temu komputer kwantowy może wykonywać obliczenia znacznie szybciej niż tradycyjny komputer, ponieważ, jak twierdzą naukowcy, nieodłączna jest w nim zdolność do równoległych obliczeń na poziomie urządzenia fizycznego. Jego głównym problemem jest pobranie wyniku, ale próbują go rozwiązać, opracowując specjalne algorytmy deszyfrujące otrzymane dane.
Film promocyjny:
Ponieważ pierwszy komputer kwantowy został zbudowany bardzo niedawno, teoria informacji kwantowej wciąż jest w powijakach. Ale nawet na tym pierwszym etapie staje się jasne, że przy odpowiednim rozwoju jest on najwyraźniej zdolny do odpowiedzi na sprzeczne pytania współczesnej fizyki, a nawet na główne: jak kształtuje się rzeczywistość?
Wielu ekspertów mówi o znaczącym potencjale naukowym teorii informacji kwantowej. Na przykład Seth Lloyd z Massachusetts University of Technology uważa, że sam wszechświat jest ogromnym komputerem kwantowym i że opracowując odpowiednią technologię, pewnego dnia nauczymy się odtwarzać podstawowe procesy, a nawet je modelować, kierując według własnego uznania. Szwajcarski fizyk Nicolas Gisan, autor przełomowego eksperymentu dotyczącego teleportacji kwantowej, jest przekonany, że po odkryciu „przypadkowej nielokalności”, która okazała się tym samym podstawowym prawem natury, co prawo powszechnego ciążenia, będziemy musieli zrewidować cały obraz świata. I tak dalej i tak dalej.
Wydaje się, że potrzebna jest nowa teoria, która wyjaśniłaby świat z uwzględnieniem świeżych odkryć. I taką teorię zaproponował słynny brytyjski fizyk izraelskiego pochodzenia David Deutsch.
NIEWIDOCZNY KONSTRUKTOR
David Deutsch, który pracuje w Oksfordzie, zasłynął z książki The Structure of Reality (1997), w której uzasadnił hipotezę wieloświata, zapomnianą interpretację mechaniki kwantowej, która pozwala na istnienie nieskończonej liczby równoległych światów. Później dodał do tej hipotezy koncepcję Karla Poppera dotyczącą stosowalności wszelkich idei, które przejdą test psychicznego obalenia, teorię informacji kwantowej i rozwój teorii ewolucji w zastosowaniu do sfery umysłu, zaproponowaną przez Richarda Dawkinsa. W rezultacie Deutschowi udało się znaleźć sposób na oryginalny pogląd na budowę wszechświata, który nazwał „teorią konstruktora”.
Jego teoria w najbardziej uproszczonej formie mówi, że świat wokół nas rozwija się pod wpływem pewnych systemów wbudowanych w tkankę rzeczywistości, dlatego jeśli nauka chce poznać Wszechświat, powinna zajmować się nie tyle badaniem praw, według których oddziałują poszczególne obiekty, ile badaniem wspomnianych systemów („Konstruktorzy”), z których część nauczyliśmy się nawet rozmnażać. David Deutsch tak wyjaśnia swój pomysł:
„Dominująca koncepcja we współczesnej nauce traktuje wszystko dookoła jako konsekwencje pewnych nieznanych warunków początkowych… Na przykład znając prawa ruchu i znając rok temu, gdzie planeta znajdowała się, możemy przewidzieć, gdzie będzie za rok. Ale jeśli zastanawiamy się, czy możemy przenieść całą planetę tam i tam, tradycyjne podejście zawiedzie. Innym przykładem jest problem wolnej woli. Powiedzmy, że mam dwie możliwości. Decydując się na pierwszą, mogę tylko zgadywać, co by się stało, gdybym wybrał drugą. To, co się dzieje, się dzieje. I to wszystko … Okazuje się, że mój wybór był przesądzony od czasów Wielkiego Wybuchu? Podstawowy problem polega na tym, że dominująca koncepcja wyjaśnia tylko to, co jest materialne; wolna wola do tego nie pasuje … W teorii konstruktora można powiedzieć, że coś jest możliwe,nie mówiąc, że to się stanie.
Naukowiec porównuje działanie „konstruktorów” z działaniem katalizatorów - substancji, które zmieniają tempo reakcji chemicznych, ale same się nie zmieniają. Badanie „konstruktorów”, według Deutscha, da nam wskazówkę do zrozumienia, skąd wzięły się prawa fizyki i dlaczego działają one tak, jak działają. Jednocześnie stanie się jasne, co jest generalnie możliwe do zrobienia w naszym Wszechświecie, a co pozostanie fantastyczne.
NA PRÓG Wszechmocy
Ludzkość od dawna potrafi tworzyć najprostsze modele „konstruktorów”. Są to na przykład silniki cieplne pracujące w cyklu. Lub komputer stacjonarny, który wykonuje wszelkiego rodzaju operacje transformacji informacji, pozostając fizycznie niezmieniony.
Oczywiście globalnych „konstruktorów” nie można dotykać rękami ani położyć na stole, ale ich przejawy napotykamy niemal co sekundę. Faktem jest, że sama wiedza jest jednym z globalnych „konstruktorów” i nie ma znaczenia, skąd pochodzi: z głowy, z książki czy z komputera. Ale możliwość nowych przemian zależy od ilości wiedzy. Gdyby wcześniej człowiek mógł używać tylko naturalnych związków i procesów, dziś nauczył się, jak „nienaturalnie” działać natura, tworząc nowe elementy układu okresowego lub rozpoczynając reakcję łańcuchową rozpadu jąder atomowych.
Jakie praktyczne zastosowanie może mieć „teoria konstruktora” poza poszerzaniem wiedzy? David Deutsch uważa, że to ona pozwoli zaprojektować sztuczną inteligencję, która zmieni jakość pracy z informacją. A ponieważ informacja jest sercem wszystkiego, prawdopodobnie możliwości tej inteligencji będą nieograniczone. Przykładowo będzie w stanie rozwiązać problem fizycznej nieśmiertelności czy kolonizacji sąsiednich planet. Jak zmieni się świat w tym przypadku, możesz spróbować sobie wyobrazić. W końcu jesteś także częścią globalnego „konstruktora” …
Anton Pervushin
