Čeprav se računalništvo v šolah poučujejo že četrto desetletje zapored, o njegovem pomenu malo razmišljamo. Zdi se nam, da pomaga le bolje razumeti, kako deluje računalništvo. Pravzaprav iz informatike zraste teorija, ki je dolgoročno sposobna spremeniti naše temeljne predstave o svetu in mestu človeka v njem.
ČAS IZRAČUNA
Informatika kot veja znanosti, ki se ukvarja s preučevanjem zakonov nastajanja, preoblikovanja in razširjanja informacij v naravi, je nastala v času, ko se je pojavil sistem binarnih računa: tak sistem, ki deluje samo z ničlami in enotami, je leta 1703 opisal nemški matematik Gottfried Leibniz. Izumil je tudi prototip luknjane kartice in predlagal projekt kalkulatorja, ki deluje v binarnih številih. Izkazalo se je, da je bila informatika že od samega začetka praktična znanost, ko abstraktne ideje takoj najdejo aplikacijo v obliki konkretnih izumov.
Vendar je trajalo še stoletje in pol, da smo prišli do spoznanja, da je s pomočjo binarnega sistema mogoče rešiti ne samo aritmetične, ampak tudi logične probleme. Karte za prebijanje so se začele uporabljati pri tkanju in na tkaninah ustvarjali zapletene vzorce. In ravno to tehnologijo naj bi angleški znanstvenik iz 19. stoletja Charles Babbage uporabljal v svojem "diferencialnem stroju" - danes ga imenujejo "oče" prvega računalnika. Nato so za statistične izračune uporabili luknjane kartice, na katerih je odraščalo slavno podjetje IBM, ustanovljeno leta 1911. Njeni strokovnjaki so izumili tudi prve programabilne kalkulatorje. Leta 1937 je ameriški inženir Claude Shannon zagovarjal disertacijo, v kateri je pokazal, da je mogoče logične probleme rešiti z organizacijo elektromehanskih relejev:to zgodovinsko delo je postavilo temelje informacijske teorije in konstrukcije analognih računalnikov. Deset let kasneje je Shannon objavila še obsežnejšo monografijo, ki ni preučevala posameznih shem, temveč naravo informacij kot celote. Od tega trenutka je informatika dobila pomen univerzalne teorije, s pomočjo katere lahko opišemo globalne fizikalne procese.
KVANTNI PRESKOK
Pojav kvantne mehanike je znanstvenike prisilil k reviziji temeljev računalništva. Če so Claude Shannon in njegovi privrženci verjeli, da je mogoče katere koli predmete in interakcije med njimi izraziti z zaporedji ničel in enot, potem je treba v skladu z zakoni kvantnega sveta upoštevati negotovost stanja informacijske celice. Zahvaljujoč temu lahko kvantni računalnik izvaja izračune veliko hitreje kot tradicionalni, saj je, kot pravijo znanstveniki, zmožnost vzporednih izračunov neločljiva na ravni fizične naprave. Njegova glavna težava je izvleči rezultat, vendar ga poskušajo rešiti z razvojem posebnih algoritmov za dešifriranje prejetih podatkov.
Promocijski video:
Ker je bil prvi kvantni računalnik zgrajen pred kratkim, je teorija kvantnih informacij še vedno v povojih. Toda že na tej prvi stopnji postane jasno, da je ob pravilnem razvoju očitno sposoben odgovoriti na protislovna vprašanja sodobne fizike in celo na glavno: kako se oblikuje resničnost?
Številni strokovnjaki govorijo o pomembnem znanstvenem potencialu teorije kvantnih informacij. Seth Lloyd s Tehnološke univerze v Massachusettsu denimo verjame, da je vesolje samo po sebi ogromen kvantni računalnik in da se bomo z razvojem ustrezne tehnologije nekoč naučili reproducirati temeljne procese in jih celo modelirati po svoji presoji. Švicarski fizik Nicolas Gisan, avtor prebojnega eksperimenta o kvantni teleportaciji, je prepričan, da bomo morali po odkritju "naključne nelokalnosti", ki se je izkazala za enak temeljni zakon narave kot zakon o univerzalni gravitaciji, revidirati celotno sliko sveta. In tako naprej in tako naprej.
Zdi se, da obstaja potreba po novi teoriji, ki bi razlagala svet v luči novih odkritij. In takšno teorijo je predlagal slavni britanski fizik izraelskega izvora David Deutsch.
NEVIDNI KONSTRUKTOR
David Deutsch, ki dela v Oxfordu, je zaslovel s knjigo "Struktura resničnosti" (1997), v kateri je utemeljil hipotezo "multiverse" - pozabljeno razlago kvantne mehanike, ki omogoča obstoj neskončnega števila vzporednih svetov. Kasneje je tej hipotezi dodal še koncept Karla Popperja o uporabnosti kakršnih koli idej, ki prestanejo preizkus mentalne ovrženosti, teorijo kvantnih informacij in razvoj evolucijske teorije v zvezi s sfero razuma, ki jo je predlagal Richard Dawkins. Kot rezultat je Deutsch uspel najti pot do prvotnega pogleda na strukturo vesolja, ki ga je imenoval "teorija konstruktorja".
V svoji najbolj poenostavljeni obliki njegova teorija pravi, da se svet okoli nas razvija pod vplivom določenih sistemov, vgrajenih v tkivo resničnosti, zato se mora, če želi znanost spoznati Vesolje, ukvarjati ne toliko s preučevanjem zakonov, po katerih posamezni predmeti medsebojno delujejo, kot s preučevanjem omenjenih sistemov ("Konstruktorji"), nekatere od njih smo se celo naučili reproducirati. David Deutsch svojo idejo razloži tako:
»Prevladujoči koncept sodobne znanosti obravnava vse naokrog kot posledice nekaterih neznanih začetnih razmer … Na primer, če poznamo zakone gibanja in kje je bil planet pred letom dni, lahko predvidimo, kje bo čez drugo leto. Toda če se vprašamo, ali lahko tja in tam premaknemo cel planet, tradicionalni pristop ne bo uspel. Drug primer je problem svobode volje. Recimo, da imam dve možnosti. Ko sem se ustalil pri prvem, lahko samo ugibam, kaj bi se zgodilo, če bi izbral drugega. Kar se dogaja, se dogaja. In to je vse … Izkazalo se je, da je bila moja izbira vnaprej določena od časa velikega poka? Temeljni problem je v tem, da prevladujoči koncept razlaga le tisto, kar je pomembno; svobodna volja ne sodi vanjo … V teoriji konstruktorja lahko rečemo, da je nekaj mogoče,ne da bi rekli, da se bo to zgodilo."
Znanstvenik primerja delovanje "konstruktorjev" z delovanjem katalizatorjev - snovi, ki spreminjajo hitrost kemijskih reakcij, ne spreminjajo pa se same. Študija "konstruktorjev" nam bo po Deutschu pokazala, kako razumeti, od kod izvirajo zakoni fizike in zakaj delujejo tako, kot delajo. Hkrati bo postalo jasno, kaj je na splošno mogoče početi v našem vesolju in kaj bo ostalo fantastično.
NA PRAGU Vsemogočnosti
Človeštvo že dolgo zna izdelati najpreprostejše modele "konstruktorjev". To so na primer toplotni stroji, ki delujejo v ciklu. Ali namizni računalnik, ki izvaja vse vrste operacij za preoblikovanje informacij, pri čemer ostane fizično nespremenjen.
Seveda se globalnih "konstruktorjev" ni mogoče dotakniti z rokami ali jih položiti na mizo, vendar z njihovimi manifestacijami naletimo skoraj vsako sekundo. Dejstvo je, da je znanje samo po sebi eden izmed globalnih "konstruktorjev" in ni vseeno, od kod prihaja: iz glave, iz knjige ali iz računalnika. Toda možnost novih preobrazb je odvisna od količine znanja. Če je prej človek lahko uporabljal samo naravne spojine in procese, se je danes naučil, da narava deluje na "nenaraven" način, tako da ustvarja nove elemente periodnega sistema ali začne verižno reakcijo razpada atomskih jeder.
Kakšno praktično uporabo ima lahko „teorija konstruktorjev“razen povečanja znanja? David Deutsch verjame, da bo prav ona tista, ki bo omogočila oblikovanje umetne inteligence, ki bo spremenila kakovost dela z informacijami. In ker so informacije v središču vsega, bodo verjetno možnosti te inteligence neomejene. Na primer, lahko bo rešil problem fizične nesmrtnosti ali kolonizacije sosednjih planetov. Kako se bo svet v tem primeru spremenil, si lahko poskusite predstavljati sami. Navsezadnje ste tudi vi del globalnega "konstruktorja" …
Anton Pervušin