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.)


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