Стивън Волфрам: Изчисляване теорията на всичко

Днес искам да говоря за една идея. Това е една голяма идея. Всъщност, мисля, че това евентуално може да се разглежда като вероятно най-великата идея, която се е появила през миналото хилядолетие. Това е идеята за изчисленията. Сега, разбира се, тази идея ни е донесла цялата компютърна технология, с която разполагаме днес. Но изчисленията са много повече от това. Това е наистина много дълбока, много силна и фундаментална идея. Едва сега започваме да виждаме резултатите от нея.

Да, аз самият прекарах последните 30 години от живота си, работейки над три огромни проекта, които се опитват да възприемат идеята за изчислението много сериозно. Така, от съвсем млад започнах като физик, изпозвайки компютрите като инструменти. След това започнах нещо като сондиране, мислейки за изчисления, които бих искал да направя, опитвайки се да разбера от какви прости части са изградени и как те могат да бъдат автоматизирани доколкото е възможно. В крайна сметка, създадох цялата структура базирана на символично програмиране и т.н., която ми позволи да изградя Математика. И през последните 23 години, с нарастващо темпо ние бълвахме още, и още идеи, и способности, и т.н. в Математика, и съм щастлив да кажа, че това доведе до много добри резултати в проучване и разработка, и образованието, и в много други области. Трябва да призная всъщност, че имах доста егоистична причина, за да изградя Математика. Исках да я използвам аз самият, малко както Галилей изпозвал своя телескоп преди 400 години. Но аз не искам да гледам в астрономичната вселена, а в компютърната вселена.

Ние обикновено мислим за програмите като сложни неща, които изграждаме за точно определена цел. Но какво да кажем за пространството на всички възможни програми? Тук виждаме една презентация на една наистина проста програма. Така че, ако стартираме тази програма, ето какво ще получим. Много просто. Сега, нека се опитаме малко да променим правилото за тази програма. Сега получаваме друг резултат все още твърде прост. Да се опитаме да ги променим отново. Получаваме нещо малко по-сложно, но ако продължим по същия начин още малко, откриваме, че въпреки много сложната схема, има много правилна структура. Въпросът е: Може ли нещо друго да се случи? Добре, можем да направим малък експеримент. Нека да направим един малък математически експеримент, да пробваме и ще видим какво ще се получи.

Нека да стартираме всички възможни програми по същия начин както го видяхме. Те се наричат клетъчни автомати. Тук може да се наблюдават различни видове поведение. Повечето от тях правят много прости неща. Но, ако продължим да наблюдаваме всички тези рисунки, при правило номер 30, ще започнете да наблюдавате, че се случва нещо много интересно. Нека да го видим по-отблизо, ето тук правило номер 30. Ето тук е. Само следвайки това правило тук отдолу, получаваме целия този невероятен материал. Въобще не e това, на което сме свикнали, и трябва да кажа, че когато за пръв път го видях, моята интуиция беше изключително шокирана, и за да го разбера, трябваше да създам цяла нова наука.

(Смях)

Тази наука е различна, по-обща от онези с математическата основа, която познаваме последните 300 години насам. Знаете ли, винаги изглежда като голяма мистерия как природата, на пръв поглед без усилие, успява да създаде толкова много, че ни изглежда така сложно. Мисля, че открихме тайната. Това е просто вземане на проби от онова, което е в компютърната вселена и много често резултатите са като правило номер 30 или като това. И знаейки това, могат да се обяснят много от старите мистерии на науката. Също така могат да се поставят нови теми, като невъзможността да се смалят изчисленията. Искам да кажа, че сме свикнали да предвиждаме неща с науката, но нещо като това е напълно необратимо. Единственият начин да се види резултата, е просто да се глада как еволюира. То е свързано с това което наричам принцип на изчислителното равенство, което значи, че дори невероятно прости системи могат да извършват най-сложни изчисления. Не отнема толкова технология или биологична еволюция, за да си способен да правиш произволно изчисление, просто понякога нещо се случва, естествено, в цялото пространство. Неща с правила прости като тези, могат да го направят. Добре, то има дълбоко приложение относно ограниченията на науката, относно предсказването и контролир́ането на неща като биологическите процеси или икономиките, относно интелигентността във вселената, относно въпроси като свободната воля и относно създаване на технологии.

Знаете ли, работейки дълги години върху тази наука, дълго се чудех, "Коя ще е първата негова програма убиец?" Още като бях дете си мислех за систематизирането на познанието и как да се направи така, че да може да се изчисли. Хора като Лайбниц са мислили също за това преди 300 години. Но винаги съм приемал, че за да се прогресира, трябва най-вече да възпроизведа един цял мозък. Ето сега вече мисля: Тази моя научна парадигма предлага нещо различно. И, между другото, сега разполагам с огромни изчислителни способности в Математика, и съм Изпълнителен директор на някои от световните източници, за да правя огромни, на пръв поглед налудничави проекти. Така че реших да опитам да видя колко от систематизираното познание в света може да е изчислимо.

Това беше един много голям и комплексен проект, за който не бях сигурен, че мога изобщо да работя. Но съм щастлив да кажа, че всъщност върви много добре. И миналата година успяхме да осъществим първата версия на уеб-страницата на Волфрам Алфа. Целта е да бъде един сериозен двигател на познанието, който изчислява отговори на въпроси. Значи нека да опитаме. Нека да започнем с нещо наистина лесно. Да се надяваме на най-доброто. Много добре. До тук добре. (Смях) Нека да опитаме нещо по-трудно. Да кажем.. Нека да направим нещо математическо и с малко късмет ще ни даде отговора, и ще се опита да каже някои интересни неща, неща свързани с математиката. Можем да го питаме нещо свързано със света. Да кажем - не знам - Какво е БНП на Испания? И трябва да може да ни го каже. Сега можем да изчислим нещо което е свързано с това, да кажем БНП на Испания разделено на, не знам, хммммммм.... да кажем прихода на Майкрософт.

(Смях)

Идеята е, че можем да го запишем вътре, този вид въпрос, за който си мислим. Така, нека да се опитаме да зададем въпрос, някой свързан със здравето въпрос. Да кажем, че имаме лаборатория и откриваме, че имаме един ЛДЛ ниво от 140 за мъж на 50 години. Записваме го и сега Волфрам Алфа ще отиде и използва дадена на разположение здравна информация и ще се опита да си представи каква част от населението отговаря на това и така нататък. Или нека да попитаме, не знам, международната космическа станция.

Това което се получава тук е, че Волфрам Алфа не само търси информацията, но изчислява в реално време, къде се намира космическата станция сега, в този момент, колко бързо се движи и така нататък. Така че Волфрам Алфа знае безброй много неща. Има досега доста обширно познание за всичко, което можете да откриете в една стандартна библиотека. Но целта е да се отиде по-далеч и най-вече да се демократизира цялото това познание, да се опита и да бъде авторитетен източник във всички сфери, да е способен да изчислява отговори на специфични въпроси, които хората имат. Не да търси какво други хора са писали преди това, а чрез натрупано познание да изчисли напълно нови отговори на специфични въпроси.

Сега, разбира се, Волфрам Алфа е монументално огромен дългосрочен проект с много най-различни предизвикателства. Като начало, човек трябва да активира милиони и милиони различни източници на факти и информация, и ние изградихме един голям тръбопровод от Математическа автоматизация и човешки домейн експерти за извършване на това. Но това е само началото. Като се има предвид суровите факти и данни действително да отговорят на въпросите, човек трябва да изчисли, и трябва да приложи всички тези методи и модели, и алгоритми и т.н. които науката и други области са натрупали през вековете. Е, дори като се започне от Математика, има все още огромно количество работа. До момента има около 8 милиона реда код на Математика във Волфрам Алфа, изграден от експерти от много, много различни области.

Е, ключова идея на Волфрам Алфа е, че може просто да се задават въпроси с думите на обикновения човек, което означава, че ние трябва да бъдем в състояние да вземе всички тези странни изказвания, които хората пишат в полето за въвеждане и да ги разберем. И аз трябва да кажа, че си мислех, че тази стъпка може да бъде само просто невъзможна. Две големи неща се случиха. Първо, няколко нови идеи за лингвистиката, които дойдоха от проучване на изчислителната вселена. И второ, разбирането, че наличието на действително изчислими знания напълно промени начина, по който човек може да започне да разбира един език. И, разбира се, сега с Волфрам Алфа действително в природата, можем да научим много за неговото действително използване. И, всъщност, има една интересна взаимовръзка между Волфрам Алфа и потребителите му - хората. И това е много окуражаващо. Точно сега, ако погледнем заявките по интернет, повече от 80% от тях се обработват успешно от първия път. И ако погледнем неща, като програми за iPhone, процента е значително по-голям. Така че, аз съм много доволен от всичко това.

Но, по много начини, все още сме в самото начало с Волфрам Алфа. Искам да кажа, всичко се развива много добре. Ние сме все по-уверени. Можете да очаквате да видите Волфрам Алфа технологията да се появява на все повече и повече места, да работи с този вид публични данни, както и с интернет страници, и с лична информация за хора, и компании, и така нататък. Знаеш ли, аз разбрах, че Волфрам Алфа действително дава един нов вид изчисления, които човек може да нарече изчисления на базата на знанието, в които човек започва не само от суровото изчисляване, но от голямо количество вградени знания. И когато някой направи това, той наистина се променя икономиката на предоставяне на изчислителни неща, независимо дали е в интернет или другаде.

Вие знаете, ние имаме доста интересна ситуация в момента. От една страна, ние имаме Математика, с подредения си точен, формален език, и една огромна мрежа на внимателно проектирани възможности, която може да направи много, само с няколко реда. Нека ви покажа няколко примера тук. Това е тривиална част от програмирането на Математика. Ето нещо, където ние сме нещо като интегриране на сбор от различни възможности. Тук ние просто ще създадем в този ред малко потребителски интерфейс, който ни позволява да направим нещо забавно там. Ако продължите нататък, това е малко по-сложна програма, която сега прави най-различни алгоритмични неща и създава потребителски интерфейс и др. Но това е нещо, което е много точно. Това е точно определена спецификация, с точен официален език, което е причината Математика да знае какво да прави.

Е, от друга страна, ние имаме Волфрам Алфа, с всички видове бъркотия на света, различните езици, и всички неща вградени в него. И така, какво се случва, когато съберете тези неща заедно? Мисля, че това е всъщност, по-скоро е прекрасно. С Волфрам Алфа вътре в Математика, можете, например, да направите прецизни програми, които изискват реални данни. Това е наистина прост пример. Можете също така да въведете някои неясни данни и след това да се опитате и да оставите Волфрам Алфа да разбере за какво точно говорите. Нека се опитаме тази тук. Но всъщност мисля, че най-вълнуващото в това е, че тя наистина дава една възможност за демократизиране на програмирането. Искам да кажа, че всеки ще може да каже това, което иска на разбираем език, а след това, идеята е, че Волфрам Алфа ще може да разбере кои точно части от кода могат да направят това, което искат и след това да им покаже примери, които ще им позволят да изберат това, от което те се нуждаят, за да създадат по-големи и по-големи, точни програми. Така че, понякога, Волфрам Алфа ще бъде в състояние да свърши цялата работа веднага и просто да ви върне цяла голяма програма, с която ще можете да изчислявате. Така че това е един голям сайт, където сме събирали много образователни и други демонстрации за много и най-различни неща. Ще ви покажа един пример, може би тук. Това е само един пример с един от тези документи за изчисление. Това вероятно е една сравнително малка част от кода Математика, който е в състояние да бъде пуснат от тук.

Добре. Да се намалят отново. Тъй като това е един нов вид наука, има ли общ начин да се използва, за да се прави технологията? Така че, с физически материали, сме свикнали да обикаляме по света и да откриваме, че конкретните материали, са полезни за специфични технологични цели и така нататък. Е, оказва се, че можем да направим много подобни неща и в компютърната вселената. Там има един неизчерпаем източник на програми. Предизвикателството е да се види как да се използват в полза на човека. Нещо като член 30, например, оказва се, че е наистина добър генератор на случайност. Други просто програми са добри модели за процесите в природата или социалния свят. И, например, Волфрам Алфа и Математика всъщност сега са пълни с алгоритми, които сме открили чрез търсене на компютърната вселена. И, например, този - ние се върнахме тук - Това е станало изненадващо популярно сред композиторите. Намиране на музикални форми чрез търсене в компютърната вселена. В известен смисъл, ние можем да използваме компютърната вселена, за да получим голямо количество персонализирано творчество. Аз се надявам, че можем. Например, да използваме, че дори да използваме Волфрам Алфа за на пръв поглед рутинно да прави изобретения и открития в движение и да се намерят всякакви прекрасни неща, които нито инженер нито процес на единичните развитието някога ще постигне.

Е, това е така, което води до нещо като един последен въпрос. Възможно ли е някъде там в компютърната вселена да можем да намерим физическа вселена? Може би има още по-просто правило, някоя проста програма за нашата вселена. Е, историята на физиката ни кара да вярваме, че правилото на вселената трябва да е доста сложно. Но в компютърната вселена ние видяхме как правила, които са изключително прости, могат да доведат до изключително богато и сложно поведение. Възможно ли е това да е, което се случва с цялата вселена? Ако правилата за вселената са прости, това е нещо неизбежно, че те трябва да бъдат много абстрактни и на много ниско ниво, опериращи, например, много по-ниско от нивото на времето или пространството, като така е много трудно да се представят нещата. Но поне в една голяма част, може да се мисли за вселената като за някаква мрежа, която, когато стане достатъчно голяма, се държи като непрекъснато пространство, по същия начин, по който множество молекули могат да се държат като една непрекъсната течност. Е, тогава вселената трябва да се развива чрез прилагане на малко правила, които постепенно обновяване на тази мрежа. И всяко възможно правило, в известен смисъл, съответства на една кандидат-вселена.

Всъщност, аз не съм показвал тези преди, но ето някои от кандидат-вселените, които съм разглеждал. Някои от тях са безнадеждни вселени, напълно стерилни, с други видове патологии, като липса на движение в пространството, без движение на времето, на материята, и други проблеми като този. Но вълнуващо нещо, което открихме, през последните няколко години е, че всъщност не е нужно да отидете много далеч в компютърната Вселена преди да започнете намиране на кандидат-вселени, които очевидно не са нашата вселена. Тук е проблемът: Всеки сериозен кандидат за нашата вселена, е неизбежно пълен с изчислителна невъзможност, което означава, че е невъзможно трудно, за да разберете как тя наистина ще се държи, и дали ще съвпадне с нашата физическа вселена. Преди няколко години, бях доста развълнуван от откритието, че има кандидат-вселени с невероятно прости правила, които успешно възпроизвеждат специалната теория на относителността и дори общата теория на относителността, и гравитацията и най-малко намекват за квантовата механика. Така че, ще открием ли цялата физика? Аз не знам със сигурност. Но мисля, че в този момент това е нещо почти срамно поне да не опитаме.

Не е лесен проект. Трябва да изградим много технологии. Трябва да се изгради структура, която е може би най-малко толкова дълбока, като съществуващата физика. Не съм сигурен кой е най-добрият начин да се организира цялата работа. Изграждане на екип, отваряне на проекта, предлагане на награди и така нататък. Но аз ще ви кажа днес, че съм ангажиран този проект да стане реалност, за да видим дали в рамките на това десетилетие, най-накрая можем да държим в ръцете си правилото за нашата вселена и да знаем къде се намира нашата вселена в пространството на всички възможни вселени - и да може да въведем в полето на Волфрам Алфа "теорията на Вселената" и той да ни каже.

(Смях)

Работя над идеята за изчисляването вече повече от 30 години, изграждайки инструменти и методи и включвайки един вид интелектуални идеи в милиони редове на кода, и носейки полза за огромно количество сървъри и др. С всяка изминала година, осъзнавам колко по-мощна е в действителност идеята за изчисления. Това вече ни движи много напред, но има още толкова много по-напред. От основите на науката до границите на технологията, до самото определение на човешкото състояние, мисля, че изчислението е предвидено да бъде определяща идея за нашето бъдеще.

Благодаря ви.

(Ръкопляскания)

Крис Андерсън: Това беше изумително. Остани тук. Имам един въпрос.

(Ръкопляскания)

Това беше, честно да кажа, изумителна лекция. Може ли да кажете в едно или две изречения как този тип мислене би могъл да се интегрира в даден момент за неща като струнната теория или вида на неща, за които хората мислят като основните обяснения за вселената?

Стивън Волфрам: Ами, частите на физиката, които си мислим, че знаем, че са истина, неща, като на стандартния модел на физиката. Това, което се опитвам да направя, по-добре възпроизвежда стандартния модел на физиката или това е просто погрешно. Нещата, които хората са се опитвали да направят в последните 25 години с теорията на струните и т.н. са интересно проучване, което се е опитало да се върне обратно към стандартния модел, но не е съвсем там. Моето предположение е, че някои големи опростявания на това, което правя могат в действителност да имат значителен резонанс с това, което е било направено в струнната теория, но това е едно сложно математическо нещо, което аз все още не знам как точно ще се получи.

CA: Беноа Манделброт е сред публиката. Той посочи също как сложността може да възникне от едно просто начало. Вашата работа свързана ли е с неговата?

SW: Аз мисля така. Аз виждам работата на Беноа Манделброт като вид основополагащо съдействие към този вид област. Беноа е особено заинтересован във вложени модели, във фрактали и т.н., при които структурата е нещо като дърво, и когато има нещо като голям клон, който прави малки клонове, и дори по-малки клони и др. Това е един от начините да тръгнете към истинската сложност. Мисля, че нещата като правило 30 и клетъчен автомат ни довеждат на друго равнище. Всъщност, по един много точен начин те ни качват до различно ниво защото те изглеждат да са неща, способни на сложност, толкова голяма, колкото някога може да има...

Мога да продължа да говоря за това още много дълго, но няма.

CA: Стивън Волфрам, благодаря ви.

(Ръкопляскания)