На прошедшей недавно в Лас-Вегасе ежегодной выставке Comdex Fall 2002 с пленарными докладами выступали "звезды" IT-индустрии: Билл Гейтс (Microsoft Corporation), Карли Фиорина (Hewlett-Packard Company), Скотт МакНили (Sun Microsystems, Inc.), Гектор де Руиз (AMD), Брайен Галла (National Semiconductor Corporation) и др. Речь, естественно, шла об успехах, проблемах и перспективах развития отрасли в уже обозримом будущем. Но, возможно, весьма неожиданно для посетителей выставки пленарные выступления венчал доклад известного физика и предпринимателя Стивена Вулфрэма "Новый тип науки и технология грядущего столетия", в котором не только - и даже не столько - были обозначены дальние рубежи технологического прогресса, но и представлена картина эволюции и строения Вселенной, по сравнению с которой сюжет "Матрицы" - просто бледная тень.

Вулфрэм попытался, ни много ни мало, дать ответ на извечный вопрос: что является действительным первоэлементом и началом Вселенной? "В мире нет ничего, кроме атомов и пустоты", - отвечали на него древние атомисты. "В мире нет ничего, кроме движущейся материи", - отвечали диалектические материалисты. "В мире нет ничего, кроме частиц и полей", - отвечали физики. И т.д. Недостатка в ответах никогда не было. Однако Вулфрэм предложил свой собственный, который можно резюмировать формулой: "В мире нет ничего, кроме коротких исполняемых программ". И использовал крупное тех-шоу для пропаганды своих идей, так как академическое сообщество встретило их более чем прохладно. На чем же основывает Вулфрэм свой взгляд на вещи?

Еще будучи совсем молодым ученым, Вулфрэм в начале 80-х годов начинает систематическое исследование структур, которые возможны при моделировании клеточных автоматов. Он перебирал правила их действия и наблюдал результаты. В конечном итоге научился с помощью открытого им набора сравнительно простых правил генерировать структуры, идентичные тем, что наблюдаются в природе. Так, стала зарождаться идея, что вся природа, вся Вселенная ведет себя подобно огромному клеточному автомату, хотя, скорее, находить новые убедительные подтверждения. Ведь идея была не такая уж и новая.

Историки идей отмечают, что впервые метафору компьютера размером с целую Вселенную высказал в 1956 году Айзек Азимов в рассказе "Последний вопрос". В этом рассказе созданный человеком "умный" компьютер, способный порождать еще более интеллектуальный компьютер, на каждой стадии должен был отвечать на поставленный человеком вопрос: "Как обратить энтропию?" Не будучи в состоянии ответить на него, компьютер порождал компьютер следующего поколения до тех пор, пока разум человека не слился с разумом машины, которая исчерпала все вещество и энергию Вселенной, и этот вселенский компьютер стал исчислять, как обратить энтропию и создать новую Вселенную.

Идея показалась забавной многим, но немногие отнеслись к ней со всей серьезностью. Первым был малоизвестный немецкий ученый Конрад Цузе (Konrad Zuse), который придумал цифровой программируемый компьютер на десять лет раньше фон Нейманна и его коллег. В 1967 г. он высказал идею о том, что Вселенная действует подобно клеточному автомату. Примерно в это же время к подобной гипотезе пришел и Эд Фредкин, который задумывался о том, нельзя ли использовать вычисления как основу для понимания физики? Его интуиция стала крепнуть после изобретения Джоном Конвеем в 1970 г. игры "жизнь" как частной, но весьма интересной реализации клеточного автомата. Фредкин также стал экспериментировать с клеточными автоматами, наблюдая, могут ли они имитировать физические процессы. Постепенно у него рождается мысль, что, возможно, сама Вселенная есть не что иное, как громадный клеточный автомат, а все, что чувствуем и воспринимаем, - это только информация.

Так что достижения Стивена Вулфрэма были уже заметным прогрессом подобной экстремальной диджиталистской (от англ. digital "цифровой") или компьюцентристской программы. Все во Вселенной действует по "гамлетовской" двоичной программе: "есть"/"нет", "быть"/"не быть" и т.д. И каждый такт в работе этого гигантского клеточного автомата, вплоть до мельчайших его составляющих, является выбором между этими альтернативами. Не исключение и квантовые частицы: так, суперпозиция альтернатив имеет место, только если отвлекаться от реального взаимодействия частиц с их окружением, которое переводит их в некоторое определенное состояние.

Занимаясь преимущественно софтверным бизнесом, Вулфрэм, тем не менее, продолжал, особо не афишируя, и свои исследования в области универсального компьютинга. И вот, весной этого года, подытожил их в своем 1197-страничном труде "Новый тип науки", в котором диджиталистской реинтерпретации подверг практически все области научного знания. Это что-то вроде современного информационного пифагорейства, в котором принимается, что "все процессы, вызываются ли они усилиями людей или спонтанно происходят в природе, могут рассматриваться как вычисления".

В предисловии к своему труду автор пишет: "Уже более двадцати лет назад я сделал то, что поначалу мне показалось открытием незначительным: мои компьютерные эксперименты показывали нечто, что я не ожидал увидеть. Но, чем больше я исследовал, тем более осознавал, что то, что я видел, было началом взлома (crack) самих оснований существующей науки и первым ключиком к науке совершенно нового типа... и фактически то, что я сделал, теперь касается почти всех существующих областей знания и даже немножко более того".

Уверенность (или вера? можно, пожалуй, и так сказать) ученого покоится на полном доверии к старой гипотезе Тьюринга-Черча, что все машины, имеющие конечное множество состояний, вычислительно эквивалентны. Вулфрэм показал, что результаты такого универсального вычисления также вычислительно эквивалентны и, так сказать, аппаратно-независимы. Мозг не более "компьютер", чем, например, чашка кофе, но и не менее: для того, чтобы мозг "просчитал" мысль, а Вселенная "просчитала" движение частиц воды, требуется один и тот же универсальный процесс. На этом же покоится и его уверенность, что когда-нибудь, возможно, очень скоро, мы сможем узнать, каковы самые фундаментальные правила, управляющие Вселенной. "Я полагаю, что они поразительно просты, однако гораздо сложнее будет понять, как с помощью этих правил создавалась Вселенная".

Перспектива, конечно, потрясающая, вот только не менее сложнее, мне кажется, будет доказать гипотезу Тьюринга-Черча в применении ко всей Вселенной или, что то же самое, доказать, что Вселенная - это конечный автомат, а также что мышление и т.д. - это всего лишь эпифеномен нейрофизиологии мозга. А все остальное, наверное, действительно просто.

С избранными фрагментами книги Стивена Вулфрэма можно ознакомиться на его веб-сайте: www.wolframscience.com/index.html.

Сергей САНЬКО,
[email protected]

Стивен Вулфрэм (Stephen Wolfram) - известный физик-теоретик, президент и исполнительный директор Wolfram Research, Inc.

Учился в Итоне, Оксфорде и Калифорнийском технологическом институте. Степень доктора по теоретической физике получил в 1979 г. в возрасте 20 лет. В 1981 г. его ранние работы по физике и информатике были отмечены Макартуровской премией. В начале 80-х сделал ряд открытий в области клеточных автоматов, нашедших многочисленные приложения в физике, математике, информатике, биологии и других областях. В 1986 г. основал Wolfram Research, Inc., основная разработка которой - Mathematica - является на сегодняшний день одним из лучших программных продуктов для технических вычислений и символического программирования. Будучи главой собственной компании, Вулфрэм не прекращал занятий фундаментальными исследованиями и спустя 15 лет (в мае 2002 г.) опубликовал их результаты в своей книге "Новый тип науки" ("A New Kind of Science"), которая сразу же стала бестселлером.