Obwohl Informatik das vierte Jahrzehnt in Folge an Schulen unterrichtet wird, denken wir wenig über ihre Bedeutung nach. Es scheint uns nur hilfreich zu sein, die Funktionsweise von Computern besser zu verstehen. Tatsächlich entsteht aus der Informatik eine Theorie, die langfristig unsere Grundvorstellungen über die Welt und den Platz des Menschen darin verändern kann.
DIE ÄRA DER BERECHNUNG
Die Informatik als Wissenschaftszweig, der sich mit der Erforschung der Gesetze der Bildung, Transformation und Verteilung von Informationen in der Natur befasst, entstand zu einer Zeit, als das binäre Kalkülsystem auftauchte: Ein solches System, das nur mit Nullen und Einsen arbeitet, wurde 1703 vom deutschen Mathematiker Gottfried Leibniz beschrieben. Er erfand auch einen Prototyp einer Lochkarte und schlug ein Projekt für einen Taschenrechner vor, der mit Binärzahlen arbeitet. Es stellt sich heraus, dass die Informatik von Anfang an eine praktische Wissenschaft war, in der abstrakte Ideen sofort in Form konkreter Erfindungen Anwendung finden.
Es dauerte jedoch weitere anderthalb Jahrhunderte, bis klar wurde, dass mit Hilfe eines Binärsystems nicht nur arithmetische, sondern auch logische Probleme gelöst werden können. Lochkarten wurden zum Weben verwendet, wodurch komplexe Muster auf Stoffen erzeugt wurden. Und genau diese Technologie sollte der englische Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts, Charles Babbage, in seiner "Differentialmaschine" einsetzen - heute wird er der "Vater" des ersten Computers genannt. Dann wurden Lochkarten für statistische Berechnungen verwendet, auf denen das berühmte IBM-Unternehmen, das 1911 gegründet wurde, aufwuchs. Die Experten erfanden auch die ersten programmierbaren Taschenrechner. 1937 verteidigte der amerikanische Ingenieur Claude Shannon seine Dissertation, in der er zeigte, dass logische Probleme durch die Organisation elektromechanischer Relais gelöst werden können:In dieser historischen Arbeit wurden die Grundlagen der Informationstheorie und des Aufbaus analoger Computer gelegt. Zehn Jahre später veröffentlichte Shannon eine noch umfangreichere Monographie, in der nicht einzelne Schemata, sondern die Art der Informationen als Ganzes untersucht wurden. Seit diesem Moment hat die Informatik die Bedeutung einer universellen Theorie erlangt, mit deren Hilfe man globale physikalische Prozesse beschreiben kann.
QUANTENSPRUNG
Das Aufkommen der Quantenmechanik zwang die Wissenschaftler, die Grundlagen der Informatik zu überarbeiten. Wenn Claude Shannon und seine Anhänger glaubten, dass Objekte und Wechselwirkungen zwischen ihnen durch Folgen von Nullen und Einsen ausgedrückt werden können, muss man nach den Gesetzen der Quantenwelt die Unsicherheit des Zustands der Informationszelle berücksichtigen. Dank dessen kann ein Quantencomputer Berechnungen viel schneller durchführen als ein herkömmlicher, da ihm, wie Wissenschaftler sagen, die Fähigkeit zur parallelen Berechnung auf der Ebene eines physischen Geräts inhärent ist. Das Hauptproblem besteht darin, das Ergebnis zu extrahieren, aber sie versuchen es zu lösen, indem sie spezielle Algorithmen zum Entschlüsseln der empfangenen Daten entwickeln.
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Da der erste Quantencomputer erst kürzlich gebaut wurde, steckt die Theorie der Quanteninformation noch in den Kinderschuhen. Aber schon in dieser ersten Phase wird deutlich, dass es bei richtiger Entwicklung offenbar in der Lage ist, die widersprüchlichen Fragen der modernen Physik zu beantworten, und sogar die Hauptfrage: Wie entsteht die Realität?
Viele Experten sprechen über das bedeutende wissenschaftliche Potenzial der Theorie der Quanteninformation. Zum Beispiel glaubt Seth Lloyd von der Massachusetts University of Technology, dass das Universum selbst ein riesiger Quantencomputer ist und dass wir durch die Entwicklung der geeigneten Technologie eines Tages lernen werden, grundlegende Prozesse zu reproduzieren und sie sogar nach eigenem Ermessen zu modellieren. Der Schweizer Physiker Nicolas Gisan, Autor eines bahnbrechenden Experiments zur Quantenteleportation, ist sich sicher, dass wir nach der Entdeckung der "zufälligen Nichtlokalität", die sich als das gleiche Grundgesetz der Natur wie das Gesetz der universellen Gravitation herausstellte, das gesamte Bild der Welt überarbeiten müssen. Und so weiter und so fort.
Es scheint, dass eine neue Theorie erforderlich ist, um die Welt unter Berücksichtigung neuer Entdeckungen zu erklären. Und eine solche Theorie wurde vom berühmten britischen Physiker israelischer Herkunft David Deutsch vorgeschlagen.
UNSICHTBARER KONSTRUKTOR
David Deutsch, der in Oxford arbeitet, wurde berühmt für sein Buch "The Structure of Reality" (1997), in dem er die "Multiversum" -Hypothese begründete - eine vergessene Interpretation der Quantenmechanik, die die Existenz einer unendlichen Anzahl paralleler Welten ermöglicht. Später fügte er dieser Hypothese das von Richard Dawkins vorgeschlagene Konzept von Karl Popper über die Anwendbarkeit von Ideen hinzu, die den Test der mentalen Widerlegung, die Theorie der Quanteninformation und die Entwicklung der Evolutionstheorie für die Sphäre des Geistes bestehen. Infolgedessen gelang es Deutsch, einen Weg zu einer ursprünglichen Sicht auf die Struktur des Universums zu finden, die er "die Theorie des Konstruktors" nannte.
In seiner einfachsten Form besagt seine Theorie, dass sich die Welt um uns herum unter dem Einfluss bestimmter Systeme entwickelt, die in das Gefüge der Realität eingebaut sind. Wenn die Wissenschaft das Universum kennenlernen will, sollte sie sich weniger mit den Gesetzen befassen, nach denen einzelne Objekte interagieren, als vielmehr mit den untersuchten Systemen ("Konstruktoren"), von denen wir einige sogar reproduzieren gelernt haben. David Deutsch erklärt seine Idee folgendermaßen:
„Das vorherrschende Konzept in der modernen Wissenschaft betrachtet alles als sich entwickelnde Konsequenzen unbekannter Anfangsbedingungen. Wenn wir beispielsweise die Bewegungsgesetze kennen und wissen, wo sich der Planet vor einem Jahr befand, können wir vorhersagen, wo er sich in einem weiteren Jahr befinden wird. Aber wenn wir uns fragen, ob wir einen ganzen Planeten hin und her bewegen können, wird der traditionelle Ansatz scheitern. Ein weiteres Beispiel ist das Problem des freien Willens. Nehmen wir an, ich habe zwei Möglichkeiten. Nachdem ich mich für das erste entschieden habe, kann ich nur raten, was passiert wäre, wenn ich das zweite gewählt hätte. Was passiert, passiert. Und das ist alles … Es stellt sich heraus, dass meine Wahl seit der Zeit des Urknalls vorbestimmt war? Das zugrunde liegende Problem ist, dass das vorherrschende Konzept nur das erklärt, was materiell ist; freier Wille passt nicht hinein … In der Theorie des Konstruktors kann man sagen, dass etwas möglich ist,ohne zu sagen, dass es passieren wird."
Der Wissenschaftler vergleicht die Wirkung von "Konstrukteuren" mit der Wirkung von Katalysatoren - Substanzen, die die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen verändern, sich aber nicht selbst verändern. Das Studium der "Konstruktoren" gibt uns laut Deutsch einen Hinweis darauf, woher die Gesetze der Physik stammen und warum sie so funktionieren, wie sie funktionieren. Gleichzeitig wird klar, was in unserem Universum generell möglich ist und was fantastisch bleibt.
AUF DER SCHWELLE DER Allmacht
Die Menschheit ist seit langem in der Lage, die einfachsten Modelle von "Konstruktoren" zu erstellen. Dies sind beispielsweise Wärmekraftmaschinen, die in einem Zyklus arbeiten. Oder ein Desktop-Computer, der alle Arten von Vorgängen ausführt, um Informationen zu transformieren, während er physisch unverändert bleibt.
Natürlich können globale „Konstrukteure“nicht mit unseren Händen berührt oder auf den Tisch gelegt werden, aber wir begegnen ihren Manifestationen fast jede Sekunde. Tatsache ist, dass Wissen selbst einer der globalen "Konstrukteure" ist und es keine Rolle spielt, woher es kommt: vom Kopf, von einem Buch oder von einem Computer. Die Möglichkeit neuer Transformationen hängt jedoch von der Menge des Wissens ab. Wenn der frühere Mensch nur natürliche Verbindungen und Prozesse verwenden könnte, hat er heute gelernt, die Natur auf "unnatürliche" Weise arbeiten zu lassen, neue Elemente des Periodensystems zu schaffen oder eine Kettenreaktion des Zerfalls von Atomkernen auszulösen.
Welche praktische Anwendung kann die „Konstruktortheorie“außer der Erweiterung des Wissens haben? David Deutsch glaubt, dass sie es ist, die den Aufbau künstlicher Intelligenz ermöglicht, die die Qualität der Arbeit mit Informationen verändern wird. Und da Informationen im Mittelpunkt von allem stehen, sind die Möglichkeiten dieser Intelligenz wahrscheinlich unbegrenzt. Zum Beispiel wird er in der Lage sein, das Problem der physischen Unsterblichkeit oder der Kolonisierung benachbarter Planeten zu lösen. Wie sich die Welt in diesem Fall verändern wird, können Sie sich vorstellen. Schließlich sind Sie auch Teil des globalen "Konstruktors" …
Anton Pervushin
