Alan Turing. Oracle prédit à partir du chaos
Alan Turing rêvait de créer un « oracle » capable de répondre à n'importe quelle question. Ni lui ni personne d'autre n'a construit une telle machine. Cependant, le modèle informatique que le brillant mathématicien a proposé en 1936 peut être considéré comme la matrice de l'ère informatique - des simples calculatrices aux superordinateurs puissants.
La machine construite par Turing est un dispositif algorithmique simple, voire primitif par rapport aux ordinateurs et langages de programmation actuels. Et pourtant, il est suffisamment puissant pour permettre l'exécution des algorithmes les plus complexes.
Alan Turing
Dans la définition classique, une machine de Turing est décrite comme un modèle abstrait d'ordinateur utilisé pour exécuter des algorithmes, constitué d'une bande infiniment longue divisée en champs dans lesquels des données sont écrites. Le ruban peut être sans fin d'un côté ou des deux côtés. Chaque champ peut être dans l'un des N états. La machine est toujours située au-dessus de l'un des champs et se trouve dans l'un des états M. Selon la combinaison de l'état de la machine et du champ, la machine écrit une nouvelle valeur dans le champ, change l'état, puis peut déplacer un champ vers la droite ou vers la gauche. Cette opération s'appelle une commande. Une machine de Turing est contrôlée par une liste contenant n'importe quel nombre de ces instructions. Les nombres N et M peuvent être n'importe quoi, tant qu'ils sont finis. La liste des instructions d'une machine de Turing peut être considérée comme son programme.
Le modèle de base a une bande d'entrée divisée en cellules (carrés) et une tête de bande qui ne peut observer qu'une seule cellule à un moment donné. Chaque cellule peut contenir un caractère d'un alphabet fini de caractères. Classiquement, on considère que la séquence de symboles d'entrée est placée sur la bande, en partant de la gauche, les cellules restantes (à droite des symboles d'entrée) sont remplies d'un symbole spécial de la bande.
Ainsi, une machine de Turing est constituée des éléments suivants :
- une tête de lecture/écriture mobile qui peut se déplacer sur la bande, se déplaçant d'un carré à la fois ;
- un ensemble fini d'états;
- alphabet de caractère final ;
- une bande sans fin avec des carrés marqués, chacun pouvant contenir un symbole ;
- un diagramme de transition d'état avec des instructions qui provoquent des changements à chaque arrêt.
Hyperordinateurs
La machine de Turing prouve que tout ordinateur que nous construisons aura des limitations inévitables. Par exemple, lié au célèbre théorème d'incomplétude de Gödel. Un mathématicien anglais a prouvé qu'il y a des problèmes qu'un ordinateur ne peut pas résoudre, même si nous utilisons tous les pétaflops informatiques du monde à cette fin. Par exemple, vous ne pouvez jamais dire si un programme entrera dans une boucle logique se répétant à l'infini, ou s'il pourra se terminer - sans d'abord essayer un programme qui risque d'entrer dans une boucle, etc. (appelé problème d'arrêt). L'effet de ces impossibilités dans les appareils construits après la création de la machine de Turing est, entre autres, l'"écran bleu de la mort" familier aux utilisateurs d'ordinateurs.
Couverture du livre d'Alan Turing
Le problème de la fusion, comme le montrent les travaux de Java Siegelman, publiés en 1993, peut être résolu par un ordinateur basé sur un réseau de neurones, constitué de processeurs connectés les uns aux autres d'une manière qui imite la structure du cerveau, avec un résultat de calcul d'un va "d'entrée" à un autre. Le concept d'« hyperordinateurs » a émergé, qui utilisent les mécanismes fondamentaux de l'univers pour effectuer des calculs. Il s'agirait - aussi exotique que cela puisse paraître - de machines qui effectuent un nombre infini d'opérations en un temps fini. Mike Stannett de l'Université britannique de Sheffield a proposé, par exemple, l'utilisation d'un électron dans un atome d'hydrogène, qui en théorie peut exister dans un nombre infini d'états. Même les ordinateurs quantiques font pâle figure face à l'audace de ces concepts.
Ces dernières années, les scientifiques sont revenus au rêve d'un "oracle" que Turing lui-même n'a jamais construit ni même essayé. Emmett Redd et Steven Younger de l'Université du Missouri pensent qu'il est possible de créer une "supermachine de Turing". Ils suivent le même chemin que le Chava Siegelman susmentionné, construisant des réseaux de neurones dans lesquels à l'entrée-sortie, au lieu de valeurs zéro-un, il y a toute une gamme d'états - du signal "complètement allumé" à "complètement éteint" . Comme Redd l'explique dans le numéro de juillet 2015 de NewScientist, "entre 0 et 1 se trouve l'infini".
Mme Siegelman a rejoint les deux chercheurs du Missouri et, ensemble, ils ont commencé à explorer les possibilités du chaos. Selon la description populaire, la théorie du chaos suggère que le battement d'ailes d'un papillon dans un hémisphère provoque un ouragan dans l'autre. Les scientifiques qui ont construit la supermachine de Turing ont à peu près la même idée en tête - un système dans lequel de petits changements ont de grandes conséquences.
D'ici fin 2015, grâce aux travaux de Siegelman, Redd et Younger, deux prototypes d'ordinateurs basés sur le chaos devraient être construits. L'un d'eux est un réseau de neurones composé de trois composants électroniques classiques reliés par onze connexions synaptiques. Le second est un appareil photonique qui utilise la lumière, des miroirs et des lentilles pour recréer onze neurones et 3600 XNUMX synapses.
De nombreux scientifiques doutent que la construction d'un "super-Turing" soit réaliste. Pour d'autres, une telle machine serait une recréation physique du caractère aléatoire de la nature. L'omniscience de la nature, le fait qu'elle connaît toutes les réponses, vient du fait qu'elle est nature. Le système qui reproduit la nature, l'Univers, sait tout, est un oracle, car il est comme tout le monde. C'est peut-être la voie vers une superintelligence artificielle, vers quelque chose qui recrée adéquatement la complexité et le travail chaotique du cerveau humain. Turing lui-même a un jour suggéré de mettre du radium radioactif dans un ordinateur qu'il avait conçu pour rendre les résultats de ses calculs chaotiques et aléatoires.
Cependant, même si les prototypes de supermachines basées sur le chaos fonctionnent, le problème reste de savoir comment prouver qu'il s'agit bien de ces supermachines. Les scientifiques n'ont pas encore d'idée pour un test de dépistage approprié. Du point de vue d'un ordinateur standard qui pourrait être utilisé pour vérifier cela, les supermachines peuvent être considérées comme des erreurs dites erronées, c'est-à-dire des erreurs système. D'un point de vue humain, tout peut être complètement incompréhensible et... chaotique.
