Alan Turing. Oracle predice desde el caos

Alan Turing soñaba con crear un "oráculo" capaz de responder a cualquier pregunta. Ni él ni nadie más construyó una máquina así. Sin embargo, el modelo de computadora que ideó el brillante matemático en 1936 puede considerarse la matriz de la era de la computadora, desde simples calculadoras hasta poderosas supercomputadoras.

La máquina construida por Turing es un dispositivo algorítmico simple, incluso primitivo en comparación con las computadoras y los lenguajes de programación actuales. Y, sin embargo, es lo suficientemente fuerte como para permitir que se ejecuten incluso los algoritmos más complejos.

Alan Turing

En la definición clásica, una máquina de Turing se describe como un modelo abstracto de una computadora utilizada para ejecutar algoritmos, que consiste en una cinta infinitamente larga dividida en campos en los que se escriben datos. La cinta puede ser sin fin en un lado o en ambos lados. Cada campo puede estar en uno de N estados. La máquina siempre se encuentra encima de uno de los campos y se encuentra en uno de los estados M. Dependiendo de la combinación de estado y campo de la máquina, la máquina escribe un nuevo valor en el campo, cambia el estado y luego puede mover un campo hacia la derecha o hacia la izquierda. Esta operación se llama orden. Una máquina de Turing está controlada por una lista que contiene cualquier número de tales instrucciones. Los números N y M pueden ser cualquier cosa, siempre que sean finitos. La lista de instrucciones de una máquina de Turing puede considerarse como su programa.

El modelo básico tiene una cinta de entrada dividida en celdas (cuadrados) y un cabezal de cinta que solo puede observar una celda en un momento dado. Cada celda puede contener un carácter de un alfabeto finito de caracteres. Convencionalmente, se considera que la secuencia de símbolos de entrada se coloca en la cinta, comenzando desde la izquierda, las celdas restantes (a la derecha de los símbolos de entrada) se llenan con un símbolo especial de la cinta.

Así, una máquina de Turing consta de los siguientes elementos:

• un cabezal móvil de lectura/escritura que se puede mover a lo largo de la cinta, moviéndose un cuadrado a la vez;
• un conjunto finito de estados;
• alfabeto de carácter final;
• una tira interminable con cuadrados marcados, cada uno de los cuales puede contener un carácter;
• un diagrama de transición de estado con instrucciones que provocan cambios en cada parada.

hipercomputadoras

La máquina de Turing demuestra que cualquier computadora que construyamos tendrá limitaciones inevitables. Por ejemplo, relacionado con el famoso teorema de incompletud de Gödel. Un matemático inglés demostró que hay problemas que una computadora no puede resolver, incluso si usamos todos los petaflops computacionales del mundo para este propósito. Por ejemplo, nunca puede saber si un programa entrará en un bucle lógico que se repite infinitamente o si podrá terminar, sin probar primero un programa que corre el riesgo de entrar en un bucle, etc. (llamado problema de parada). El efecto de estas imposibilidades en los dispositivos construidos después de la creación de la máquina de Turing es, entre otras cosas, la familiar "pantalla azul de la muerte" para los usuarios de computadoras.

Portada del libro Alan Turing

El problema de la fusión, como muestra el trabajo de Java Siegelman, publicado en 1993, puede ser resuelto por una computadora basada en una red neuronal, que consta de procesadores conectados entre sí de manera que imitan la estructura del cerebro, con un resultado computacional de uno que va a "entrar" a otro. Ha surgido el concepto de "hipercomputadoras", que utilizan los mecanismos fundamentales del universo para realizar cálculos. Se trataría, por exótico que suene, de máquinas que realizan una infinidad de operaciones en un tiempo finito. Mike Stannett de la Universidad británica de Sheffield propuso, por ejemplo, el uso de un electrón en un átomo de hidrógeno, que en teoría puede existir en una infinidad de estados. Incluso las computadoras cuánticas palidecen en comparación con la audacia de estos conceptos.

En los últimos años, los científicos han vuelto al sueño de un "oráculo" que el propio Turing nunca construyó ni probó. Emmett Redd y Steven Younger de la Universidad de Missouri creen que es posible crear una "supermáquina de Turing". Siguen el mismo camino que tomó el ya mencionado Chava Siegelman, construyendo redes neuronales en las que en la entrada-salida, en lugar de valores cero-uno, hay toda una gama de estados, desde la señal "completamente encendida" hasta "completamente apagada". . Como explica Redd en la edición de julio de 2015 de NewScientist, "entre 0 y 1 se encuentra el infinito".

La Sra. Siegelman se unió a dos investigadores de Missouri y juntos comenzaron a explorar las posibilidades del caos. Según la descripción popular, la teoría del caos sugiere que el aleteo de una mariposa en un hemisferio provoca un huracán en el otro. Los científicos que construyen la supermáquina de Turing tienen en mente lo mismo: un sistema en el que los pequeños cambios tienen grandes consecuencias.

Para fines de 2015, gracias al trabajo de Siegelman, Redd y Younger, se deben construir dos prototipos de computadoras basadas en el caos. Uno de ellos es una red neuronal que consta de tres componentes electrónicos convencionales conectados por once conexiones sinápticas. El segundo es un dispositivo fotónico que utiliza luz, espejos y lentes para recrear once neuronas y 3600 sinapsis.

Muchos científicos se muestran escépticos de que la construcción de un "super-Turing" sea realista. Para otros, tal máquina sería una recreación física de la aleatoriedad de la naturaleza. La omnisciencia de la naturaleza, el hecho de que sepa todas las respuestas, proviene de su ser naturaleza. El sistema que reproduce la naturaleza, el Universo, lo sabe todo, es un oráculo, porque es igual a todos. Quizás este sea el camino hacia una superinteligencia artificial, hacia algo que recree adecuadamente la complejidad y el caótico trabajo del cerebro humano. El propio Turing sugirió una vez poner radio radiactivo en una computadora que había diseñado para hacer que los resultados de sus cálculos fueran caóticos y aleatorios.

Sin embargo, incluso si los prototipos de supermáquinas basadas en el caos funcionan, el problema sigue siendo cómo demostrar que realmente son estas supermáquinas. Los científicos aún no tienen una idea para una prueba de detección adecuada. Desde el punto de vista de una computadora estándar que podría usarse para verificar esto, las supermáquinas pueden considerarse como erróneas, es decir, errores del sistema. Desde un punto de vista humano, todo puede ser completamente incomprensible y... caótico.