Представления о Мире...

VicRus

Administrator
#1
Представления о мире скоро кардинально изменятся
22.06.2018

Шквал прорывов в «термодинамике вычислений» несет новое видение законов возникновения и эволюции жизни в мире, который все же оказывается компьютером



Ускорение прогресса науки и технологий огромно. Предпринятые в начале ХХ в. попытки представить мир через 100 лет, сегодня трогательны и смешны.
Сегодня же, пытаясь предсказать мир всего на 10 лет вперед, мы не менее смешны в своей наивной простоте экстраполяции видимых нами трендов и темпов.
Причина даже не в жутком ускорении темпов развития отдельных наук (в 5, 10, 100 раз). Причина в том, что прогнозы не учитывают характер ускорения междисциплинарных областей, где рост скорости развития области определяется умножением скоростей входящих в нее наук (в 5х5х5х5, 10х10х10х10 и т.п.)
https://zen.yandex.ru/16ud979n9/a6d2b1P/SwqhpBmhHtVs/6u0p/5vuI1ms/jWi0pLtL3/iOCT/9R8RrUMAD/VtDoj9Ui1/mP/v568QqNl/SkFNgwO/DXsaV0ZR/QGfNgWV/hCZrTBM5l/A-_g/pYfYw3RE/ss5795a/efdUAn/Hn0E0Oya/AMDDy/_IjAcQe/mTeBa1ntb/QVB0R9D/gxdSnVqF3g/gmv/gaEgGRr/GTCPwTr/zLquht1wc/rLOL/fGQ5VXZ/AsMo2A4/gnTMELA/wV7_kHWTh6/jWDKfL/CPNQR/fDAYKWxNHdx/ZjFLKjEh/kWorQIw/zV/hr9T6mcW4/GUixy/3-rgaEO/1RadSqUM/IYAZP3V/oTv6qDAV3/do5Qz/A2stQ5/DUVF3cg/5VT31XSW/fM-Rdoas/axC58LWe/rg_P7FyGs/Ry6Z/5-vXsD-/EW-FqkDi/SXFAITWk7/2hg/cxSmqMZ9JZ/8KV/wAGx9W3pV/E0sADWkNz_/kBFW2/5oAueA/3aWyrz2/uPshebGoL/NaFuQ/_3YeIs/-A1WjR0/FAVpO6a9S/Hlg5/2mLdB_WPJWB-/W1sIbhJ/RdRZ/mB7a6Mm/4vsbYryWFO/vLP/99sW6c/hHJzy2r9Z/MPyBicet/podK8/PdClnSeyyJh/E_OOoN/qXm/Co3ACNlcOC/mZ0YQBV/EQ24-h/c_H6Hba5o1/DO23u/Passj/EY471Kq6L/lU_c/ynS2tDi/HVa3UpeQT/viVICP0/7qDfl/J6dcoBV/kNcwUMTn/F_VVYOk/vgEPRzC2z/bEOGyb/4IeBx/bowYseTW8y/lug_3Z/J0v6AxL/1AgRB/mg68YJSPW5/NygHvea/3fCEFQdmh/YDFR/HZSBnZ/735MA8dgIYw/_jhj6/uD-9r/fldWaxiC/7c9eYN5/2WULsoO/IdVrdn/QPOIiXA/1l3P-UG6H/H3jydPbX/hobGkaZ/XNURme6p/jwT/EJ_TKZo/xc6S1_f/bFunYRsZJb/9vfk/AcMjzGmw/V3XYbGAw/Wg3M5R/YIaDKFAa/oP9tF2AjQ/NDws/GEDUW/BUA5ka0ndSqT/kCi/GIFW69/vCjjMN0bOiqL/9aD/vwz9E8ov1/FR-j/BQCFUcz7IFQJ/HVkj/HjxWb/ypBHQydVAN/GxBCFg/RNPpyjeDQ/3mIhh/mi9V6-H_pM/S3M0Ttj/HrytaR/axi3ba/u1LdJ/UvIiVZE/9e6DQR5/ZdxN4Vqnh/CpGbkxc/WExH/floASjKc/uiI2KZ-/PL9s_Rrzho/beC6DZ/L55Jx_K-/uS94v/zHnxSWaE/MCA8WhP/AqxI/aeGjVXPRWp4/YiWW/dOT1JYW/2BFBEwxiK4x/LjyPkS/bRLUy2/_bWzje/4uVOuOePe/tuFXENN/pp9VV/4lyslK1cOw/a8GA/H13zkX8X7y/KNk/NwTVdMWEx/wQwJ/CP5W9LzUxkY/oy2y1/BseC8/tZPnJFXnm/27-vbh/G3DzJa_/JZa5w0KTBOG/sCs/DhlkbNZd8lq/ul/S1ZbFtX/RFhJdUISUj/2cpy8rL/pKVL/tg4R7rtqb/eW_TVO85R/58rGj/Tdo0wGr/uTGSUNTYo/TRPKrREY/bm3/TT_BTt/pY0TWdE/R0RbUnNWC/Vs9ibEsPi/6ElC/nSMEGx9r6r/lukqVfK/Ic_e3tl/PYP/Mpy6llkij4/nIE0d/zKAVGG16/yl_zVq/-RNlhyTkxT/XEd/zWRBKMI/elNyozk/YQ_3DFZsuC/5o4XsNkXz/iH7/opLVcyjnc/a-dSdJEvK/T5QBtms/GApmfdZ/G8Vmg/ijFMaE/VXUlZWYF/QLRTua/sjAhMJ/-XLME5XKj/nubWQ-/TRQ6Ilp/_7a9TN/Ev1WvpU/3qNKTwqSB/fZvxARf/HbWQe/5PvIA3RG/tSRk1ZTX/BaH04gka/s7Mj/SEiC_Z/NVO19Ki_mPk/3VPqeZ/_a-pVnd/Oth66ldjmA

Одной из таких самых фантастических областей стала «термодинамика вычислений», в которую входят элементы статистической физики, информатики, клеточной биологии и, возможно, даже нейробиологии.
«Термодинамика вычислений», в свое основе, отталкивается от работ моего великого коллеги по IBM Рольфа Ландауэра, еще в 1961 предположившего физическую суть информации, требующую потерь тепловой энергии при стирании всего одного бита (FYI мало кто знает, что Ландауэр также предсказал тупик в построении квантовых компьютеров, к которому нам еще только предстоит прийти).
Потом последовало открытие уравнения Ярзинского, описывающего преобразование информации в энергию. А затем и его экспериментальная проверка, показавшая, что при комнатной температуре, в полном соответствии с теорией, один бит превращается в 3 х 10 -21 джоулей …
И вот снова теоретико-экспериментальный прорыв, умножающий скорости междисциплинарной «термодинамики вычислений».
Только что опубликованная работа Вольперта и Грохова доказывает, что помимо интенсивности стирания битов (зависящей от точности/разрядности вычислений), термодинамическая эффективность (изменение энтропии системы из-за потерь тепловой энергии) зависит также от объема памяти и времени вычислений.
А теперь держитесь за стул, а кто стоит, лучше сядьте.
Это открытие, помимо очевидных кардинальных изменений для компьютерных наук и практик — изменение парадигмы охлаждения компов и, в целом, их архитектуры (от exascale до роёв крошечных роботов) — может поменять все наши представления о жизни и о мире!
Дело в том, что (далее следует «информация к размышлению»):
естественный отбор в высшей степени озабочен минимизацией термодинамической стоимости вычисления и делает все возможное, чтобы сократить общее количество вычислений, которые должна выполнять клетка.
Иными словами:
— в основе деятельности живых существ, лежит своего рода физика, а смысл и намерение — которые считались определяющими характеристиками живых систем — тогда могут естественным образом возникать по законам термодинамики и статистической механики;
— живые организмы можно рассматривать как объекты, которые приспосабливаются к окружающей среде с помощью информации, поглощая энергию и тем самым уклоняясь от равновесия;
— эволюция путем естественного отбора сама по себе есть лишь частный случай более общего императива по отношению к функции и очевидной цели, который существует в чисто физической вселенной;
— адаптация (главный стимул дарвиновской эволюции) может происходить даже в сложных неживых системах, приспосабливая объект эффективно поглощать энергию из непредсказуемой, изменчивой среды
(Конец «информации к размышлению»)
Так вот. Если к вышеназванному добавить результаты новейших исследований в области «термодинамики вычислений», получим следующее.
А) Адаптация живого и неживого достигается через предсказание/прогнозирование, а оно через оптимизацию памяти и времени вычислений (вспомните об упомянутом открытии Волперта и Грохова):
✔️ сложные структуры приспосабливаются к изменчивой среде путем хранения информации;
✔️ поскольку такие структуры — живые или нет — вынуждены эффективно использовать доступную энергию, они с большой вероятностью становятся «механизмами прогнозирования»;
✔️ термодинамически оптимальный механизм должен приводить в равновесие память и прогнозирование путем «минимизации ностальгии» — бесполезной информации о прошлом; он должен научиться аккумулировать значимую информацию — ту, которая с наибольшей вероятностью будет полезна для будущего выживания (для живого) или просто адаптации (для неживого).
Б) Термодинамика жизни и смерти определяется «каузальной энтропийной силой», ведущей, среди прочего, к возникновению интеллекта:
✔️ базовые особенности обработки информации живыми системами, в отсутствие эволюции или репликации, уже обусловлены неравновесной термодинамикой;
✔️ более сложные черты — скажем, использование орудий или социальное сотрудничество — казалось бы, должны обеспечиваться эволюцией, но нет: они могут рассматриваться, как результат проявления «каузальной энтропийной силы» — своего рода желания системы частиц (направляющее ее поведение) сохранить свободу действий в будущем;
✔️ старение является физическим, а не биологическим процессом, которым управляет термодинамика информации (компромисс между точностью и энергией при копировании информации, заставляющее тратить все большее количество энергии на исправление ошибок);
✔️ возникающее при моделировании «каузальной энтропийной силы» интеллектуальное поведение неживых систем ставит вопрос о кардинальном изменении подхода к разработке ИИ — сначала нужно найти систему, которая делает то, что вы хотите, чтобы она делала, а потом выяснить, как она это делает.
А теперь «перемножьте» описанные выше положения А и Б на кардинальное изменение парадигмы термодинамической эффективности, вытекающее из работы Волперта и Грохова.
И получится совсем иное представление о мире, чем наше сегодняшнее или прогнозируемое нами на ближайшее будущее:
I) Мир — это компьютер, в который поступает и в котором рождается новая информация, превращаясь потом в энергию, порождая тем самым материальный мир.
II) Появление и эволюция жизни — не просто возможный, а обязательный этап усложнения «мирового информационного компьютера» (и значит появилась она без привязки и задолго до появления Земли).
III) Появление и развитие интеллекта — естественное следствие адаптации и проявления «каузальной энтропийной силы» усложняющегося «мирового информационного компьютера».
И все это (1–3) определяется лишь физическими законами мироздания, опосредованные отражения которых в осколках нашего несовершенного мировосприятия мы сегодня называем химией, биологией и т.д.
Более подробно об этом можно прочесть здесь:
1. Wiki по «Термодинамике вычислений»
2. О новой физической теории жизни
3. О термодинамике предсказаний
4. О «каузальной энтропийной силе»
5. О компромиссе между точностью и энергией
6. Популярно обо всем вышеназванном:
6.1 Cooler computing through statistical physics?
6.2 How Life (and Death) Spring From Disorder (оригинал, перевод )
6.3 First Support for a Physics Theory of Life (оригинал, перевод)
 


Сверху