Alan Turing. Oracle prediu des del caos

Alan Turing somiava amb crear un "oracle" capaç de respondre qualsevol pregunta. Ni ell ni ningú va construir una màquina així. No obstant això, el model d'ordinador que va inventar el brillant matemàtic l'any 1936 es pot considerar la matriu de l'era de la informàtica, des de simples calculadores fins a potents superordinadors.

La màquina construïda per Turing és un dispositiu algorítmic senzill, fins i tot primitiu en comparació amb els ordinadors i els llenguatges de programació actuals. I, tanmateix, és prou fort com per permetre executar fins i tot els algorismes més complexos.

Alan Turing

En la definició clàssica, una màquina de Turing es descriu com un model abstracte d'un ordinador utilitzat per executar algorismes, que consisteix en una cinta infinitament llarga dividida en camps en què s'escriuen dades. La cinta pot ser infinita per un costat o per ambdues cares. Cada camp pot estar en un dels N estats. El cotxe sempre es troba a sobre d'un dels camps i es troba en un dels estats M. Depenent de la combinació de l'estat de la màquina i el camp, la màquina escriu un nou valor al camp, canvia l'estat i després pot moure un camp cap a la dreta o l'esquerra. Aquesta operació s'anomena ordre. La màquina de Turing està controlada per una llista que conté qualsevol nombre d'aquestes instruccions. Els nombres N i M poden ser qualsevol cosa, sempre que siguin finits. La llista d'instruccions per a una màquina de Turing es pot considerar com el seu programa.

El model bàsic té una cinta d'entrada dividida en cel·les (quadrats) i un capçal de cinta que només pot observar una cel·la en un moment donat. Cada cel·la pot contenir un caràcter d'un alfabet finit de caràcters. Convencionalment, es considera que la seqüència de símbols d'entrada es col·loca a la cinta, començant per l'esquerra, les cel·les restants (a la dreta dels símbols d'entrada) s'omplen amb un símbol especial de la cinta.

Així, una màquina de Turing consta dels següents elements:

• un capçal de lectura/escriptura mòbil que es pot moure per la cinta, movent-se un quadrat a la vegada;
• un conjunt finit d'estats;
• alfabet final de caràcters;
• una franja sense fi amb quadrats marcats, cadascun dels quals pot contenir un caràcter;
• un diagrama de transició d'estats amb instruccions que provoquen canvis a cada parada.

Hiperordinadors

La màquina de Turing demostra que qualsevol ordinador que construïm tindrà limitacions inevitables. Per exemple, relacionat amb el famós teorema de la incompletitud de Gödel. Un matemàtic anglès va demostrar que hi ha problemes que un ordinador no pot resoldre, encara que utilitzem tots els petaflops computacionals del món amb aquesta finalitat. Per exemple, mai no es pot saber si un programa entrarà en un bucle lògic que es repeteix infinitament, o si serà capaç d'acabar, sense provar primer un programa que corre el risc d'entrar en un bucle, etc. (anomenat problema d'aturada). L'efecte d'aquestes impossibilitats en els dispositius construïts després de la creació de la màquina de Turing és, entre altres coses, la familiar "pantalla blava de la mort" per als usuaris d'ordinadors.

Portada del llibre d'Alan Turing

El problema de la fusió, tal com mostra el treball de Java Siegelman, publicat l'any 1993, es pot resoldre mitjançant un ordinador basat en una xarxa neuronal, que consta de processadors connectats entre si de manera que imite l'estructura del cervell, amb un resultat computacional d'un anar a "entrada" a un altre. Ha sorgit el concepte d'"hiperordinadors", que utilitzen els mecanismes fonamentals de l'univers per fer càlculs. Es tractaria, per molt exòtic que sembli, de màquines que realitzen un nombre infinit d'operacions en un temps finit. Mike Stannett de la Universitat Britànica de Sheffield va proposar, per exemple, l'ús d'un electró en un àtom d'hidrogen, que en teoria pot existir en un nombre infinit d'estats. Fins i tot els ordinadors quàntics palideixen en comparació amb l'audàcia d'aquests conceptes.

En els últims anys, els científics han tornat al somni d'un "oracle" que el mateix Turing mai va construir ni tan sols va provar. Emmett Redd i Stephen Younger de la Universitat de Missouri creuen que és possible crear una "supermàquina de Turing". Segueixen el mateix camí que va prendre l'esmentat Chava Siegelman, construint xarxes neuronals en les quals a l'entrada-sortida, en lloc de valors zero-un, hi ha tot un ventall d'estats, des del senyal "completament encès" a "totalment apagat". . Com explica Redd al número de juliol de 2015 de NewScientist, "entre 0 i 1 es troba l'infinit".

La senyora Siegelman es va unir a dos investigadors de Missouri i junts van començar a explorar les possibilitats del caos. Segons la descripció popular, la teoria del caos suggereix que el bateig de les ales d'una papallona en un hemisferi provoca un huracà a l'altre. Els científics que construeixen la supermàquina de Turing tenen gairebé el mateix en ment: un sistema en què petits canvis tenen grans conseqüències.

A finals de 2015, gràcies al treball de Siegelman, Redd i Younger, s'haurien de construir dos prototips d'ordinadors basats en el caos. Un d'ells és una xarxa neuronal formada per tres components electrònics convencionals connectats per onze connexions sinàptiques. El segon és un dispositiu fotònic que utilitza llum, miralls i lents per recrear onze neurones i 3600 sinapsis.

Molts científics són escèptics que construir un "super-Turing" sigui realista. Per a altres, aquesta màquina seria una recreació física de l'atzar de la natura. L'omnisciència de la natura, el fet que conegui totes les respostes, prové del fet de ser natura. El sistema que reprodueix la natura, l'Univers, ho sap tot, és un oracle, perquè és el mateix que tots els altres. Potser aquest és el camí cap a una superintel·ligència artificial, cap a una cosa que recrea adequadament la complexitat i el treball caòtic del cervell humà. El mateix Turing va suggerir una vegada posar radi radioactiu a un ordinador que havia dissenyat perquè els resultats dels seus càlculs fossin caòtics i aleatoris.

Tanmateix, fins i tot si funcionen els prototips de supermàquines basades en el caos, el problema continua sent com demostrar que realment són aquestes supermàquines. Els científics encara no tenen una idea per a una prova de cribratge adequada. Des del punt de vista d'un ordinador estàndard que es podria utilitzar per comprovar-ho, les supermàquines es poden considerar com a anomenades errònies, és a dir, errors del sistema. Des del punt de vista humà, tot pot ser completament incomprensible i... caòtic.