Как вычислить алгоритм работы Вселенной

Клеточные автоматы

Уже 30 лет я работаю над крупными проектами в области вычислительных операций. Я разработал систему компьютерной алгебры Mathematica, чтобы пользоваться ей самому, но теперь эта программа широко задействуется и в образовании, и в исследовательской сфере.

Обычно мы считаем, что компьютерная программа — это очень сложная вещь, созданная под конкретную задачу. Однако зачастую это не так. Это легко показать на примере одной необычайно простой программы, которая создает замысловатые узоры, или клеточные автоматы. Узоры рисуются черными и белыми клетками по изначально заданным правилам. Если провести маленький эксперимент и запустить все простейшие клеточные автоматы, мы увидим, что при следовании элементарному правилу получаются удивительные вещи, противоречащие всем нашим ожиданиям. Признаюсь, когда я впервые увидел работу этой программы, я был настолько впечатлен, что мне пришлось создать собственную новую науку.

Наука нового типа

Эта наука более общего плана, чем традиционная, которая основана на математике и служила нам последние лет триста. Я полагаю, что природа действует по тем же законам, что и вселенная, которую выстраивают компьютеры. Она создает то, что кажется нам необычайно сложным, на основе простых систем. Зная это, мы можем объяснить многое из того, что долгое время считалось научной загадкой. Мы привыкли, что наука позволяет делать прогнозы, но некоторые вещи невозможно предсказать в принципе, мы можем только наблюдать за их развитием. Найденный мной принцип вычислительной эквивалентности гласит, что даже очень простые системы могут производить необычайно сложные вычисления; для произвольных вычислений не требуется особенных технологий, для этого не нужен необычно развитый мозг.

Это говорит нам многое о пределах науки, о возможности предсказывать и контролировать биологические и экономические процессы, о разуме во Вселенной, о том, как создавать новые технологии.

Много лет я мечтал найти применение моему открытию. Я считал, что для того, чтобы систематизировать все знания и подчинить их вычислительным процессам, необходимо полностью воспроизвести работу мозга. Сейчас я думаю иначе: сама научная парадигма предполагает другое решение. Благодаря огромным вычислительным возможностям Mathematica я могу осуществлять масштабные проекты. Так что я решил посмотреть, какой объем существующих в мире знаний мне удастся представить в поддающемся вычислению виде.

Wolfram|Alpha: новый тип поисковой системы

В прошлом году мы выпустили первую интернет-версию Wolfram|Alpha. Отличие ее от других поисковых систем в том, что здесь вы можете задать вопрос в любом удобном вам виде. Wolfram|Alpha не просто ищет информацию, например, о Международной космической станции, она проводит самостоятельные вычисления в режиме реального времени и сообщает, где сейчас находится станция и с какой скоростью она движется.

Пока Wolfram|Alpha базируется на информации из энциклопедий и справочников. Но наша цель гораздо амбициознее: мы хотим сами стать авторитетным источником знаний во всех областях и уметь выдавать ответы не посредством простого поиска среди того, что когда-то написали другие люди, а создавая свои ответы на новые вопросы.

Wolfram|Alpha — это очень масштабный и амбициозный проект. Для начала нужно было обработать огромное количество всевозможных источников информации. Для этого мы объединили экспертов по программированию и ученых. Но это еще не все. Чтобы на основании сырой информации получить ответ на вопрос, нужно произвести вычисления и применить все методы, модели и алгоритмы, созданные учеными за многие сотни лет. Даже для пакета Mathematica эта работа еще не закончена. На сегодняшний день эксперты из разных областей уже написали для Wolfram|Alpha восемь миллионов строк кода Mathematica.

По большому счету Wolfram|Alpha еще только начинается. Скоро она будет работать как с общедоступной информацией, размещенной в интернете, так и с конкретными знаниями, которыми обладают отдельные люди и компании. Это позволит Wolfram|Alpha изменить всю систему производства знаний и вычислений. А используя Wolfram|Alpha уже внутри Mathematica, можно будет создавать точные программы, обрабатывающие реальную информацию о мире.

Мир вычислений и физическая реальность

Исследуя возможности вычислительных операций, мы обнаружили уникальные алгоритмы. И теперь перед нами возникает вопрос: не обнаружим ли мы в мире вычислений простое правило, простую программу, которая управляет нашей Вселенной? История открытий в физике приводит нас к выводу, что правило, по которому существует Вселенная, должно быть необычайно сложным. Но в мире вычислений мы видим иное: необычайно сложное поведение может программироваться элементарными правилами. Может быть, то же самое происходит и со всей Вселенной?

Если ее правила просты, они должны быть очень абстрактными и работать на самом низшем уровне, за пределами пространства и времени. А значит, в ряде случаев Вселенную можно представить в виде Сети, которая, вырастая до определенного размера, начинает вести себя как непрерывное пространство, — так же как множество отдельных молекул может обладать свойствами единого целого.

Тогда эволюция Вселенной должна быть подчинена простым правилам, благодаря которым эта Сеть все время совершенствуется. В принципе потенциальную вселенную можно вывести из любого правила. Несколько лет назад я с удивлением обнаружил потенциальные вселенные, подчиненные невероятно простым правилам, которые воспроизводят специальную и общую теорию относительности, законы гравитации и зачатки квантовой механики.

Так можно ли найти такую компьютерную вселенную, где будут воспроизводиться все законы физики? Не знаю. Но было бы глупо не попытаться это сделать. Да, это крайне сложный проект. Для его реализации нужно выстроить структуру, сравнимую по сложности со всей современной физикой. И я до сих пор не знаю, как все это организовать наилучшим образом. Но я точно знаю, что я хочу это сделать. Я хочу, чтобы в этом десятилетии мы вывели правило для нашей Вселенной и поняли, какое место среди всех возможных миров она занимает. Я хочу, чтобы в поисковую строку Wolfram|Alpha можно было ввести «теория Вселенной» и получить ответ.