Програмування Всесвіту: Від сексуальної революції до квантового комп'ютера

й Яв Клен

Професор механічної інженерії в Інституті технологій Сет Ллойд є одним з провідних світових експертів з квантових обчислень і квантових комунікацій. Вперше пропонував технологічний дизайн квантового комп’ютера і довести теорему Шаннона шляхом демонстрації можливості квантових аналогових обчислень. У своїй книзі Програмування Всесвіту він обговорює інформаційну природу істоти, квантову мову Всесвіту, і як її можна зрозуміти.

Виникнення людської мови в деяких 100 000 років тому або навіть раніше (прокладені наші види) велика революція в інформаційній обробці. Фоссил дослідження показують, що розвиток мови супроводжувався і прискорюється порівняно швидким розвитком областей мозку, відповідальних за мовну обробку. Нові нейромережі мозку, разом з одночасним розвитком голосових шнурів, можна вважати природною «технологією» або механізмом, за допомогою якого виникла мова. Ця нова «натурна технологія» очевидно подарувала чудову універсальність мовлення людини — можливість висловити в одній мові більш-менш точно те, що було зазначено в іншому. Насамперед, мова виготовила унікальні людські форми соціальної організації, які зробили наші види так успішними.

У минулому ми бачимо більш важливі революції в інформаційній обробці. Розвиток мозку і центральної нервової системи був тріумфом природної еволюції технології, адаптованої до трансформації інформації, що надходить ззовні і для спілкування різних частин тіла. Розвиток багатоклітинного в першу чергу призводить до численних поліпшень у сфері внутрішньоклітинного та міжклітинного зв’язку. Кожна успішна мутація, кожен випадок нового виду, є кроком вперед.

обробка інформації. Але, щоб побачити ще більш глибоку революцію, яка захопила все, що ми говорили про так далеко, нам потрібно йти на мільярди років назад до появи сексуального розмноження.

Неперервне розмноження ніколи не передає успішне поєднання генів до відчайу. У цьому сенсі секс перешкоджає успіху. Першою сексуальною революцією стала ударна сила, її величезний успіх на основі ідеї, що на перший погляд здається невдалим. Чому не вдалося? Оскільки статеве розмноження несе ризик втрати цінної інформації. Успішна бактерія, що перемішує статево - шляхом бутонізації, передає до відштовхування точної копії її генетичного коду (звісно, не передбачено випадкових мутацій). Але якщо організм відтворює сексуально, його гени змішують з генами партнера, а їх осушування отримують новий набір генів. Цей процес називається рекомбінацією. З тих пір, як вони змішуються, незалежно від того, наскільки успішні комбінації унікальних генів кожного з батьків, геном буде різним. Неперервне розмноження ніколи не передає успішне поєднання генів до відчайу. У цьому сенсі секс перешкоджає успіху!

Так що це добре про нього? З точки зору природного вибору, статеве розмноження сприяє більшій генетичній варіабельності при вірному відновленні окремих генів. Давайте скажемо, що світ стає гарячим. Найперший успішний бактерій, який відтворює budding, раптом знаходить себе в хостійкому середовищі. Її нащадний, точно так само, як і адаптований до прохолодного клімату, тепер буде важко пережити час. Єдиним способом адаптації абітурієнтів є мутація, викликана репродуктивною помилкою або шкідливими факторами навколишнього середовища. Більшість мутацій є невдалими, і вони роблять бактерію навіть менш успішним, але в кінцевому підсумку може статися успішна мутація, а більш жаростійкий бактерій.

Сприяє збереженню генів видів. В цілому, секс не просто весело, це хороший інженерний підхід. Без сексуального розмноження, адаптація є проблемою, тому що закон світу, зміни або Die, суперечить одному з основних законів життя: Зберігати геном неакту. Цей суперечок добре відомий в машинобудуванні: дві функції системи можна підключити таким чином, що неможливо виправити без порушення інших. Але при статевому розмноженні проводиться обмін генетичного матеріалу або рекомбінація генів, призводить до великої мінливості, і генетичної цілісності.

Прийміть невелике місто лише тисяч мешканців. Враховуйте всі можливі варіанти дозрівання для цих людей (повідомте їх багато, якщо ви подивитеся на серіали) і кількість способів, які гени всіх учасників можуть перемішати і перемішувати у своїх дітей. Виявляється, що це місто є цілою генетичною електростанцією, здатною створювати стільки різноманіття, скільки мільярдів дивідуючих бактерій. Диверсильність - це хороша річ: якщо епідемія чуми доходить до міста, деякі мешканці виживуть її, а потім пройдуть на генах стійкості до захворювання. Крім того, різноманітність, що статеве розмноження створює не завдає шкоди геному. Відокремлюючи функцію адаптації від функції збереження цілісності окремих генів, статеве розмноження створює різноманіття фізичних осіб, зберігаючи гени виду непристойними. В цілому, секс не просто весело, це хороший інженерний підхід.

Якщо ми йдемо ще далі назад в час, ми знайдемо бабуся всіх революцій в інформаційній обробці: походження життя себе. Життя на Землі почалася в точці третини нашого часу до початку Всесвіту. (Коли і якщо це сталося на всіх невідомих) Живі організми мають гени, послідовності атомів у молекулах, таких як ДНК, в яких шифрується інформація. Кількість інформації в одному гені може вимірюватися: геном людини містить близько 6 мільярдів біт інформації. Організми, які проходять на їх генетичну інформацію, щоб відштовхуватися, іноді в мутованій формі.

Масштаб всіх генетичних даних, оброблених живими організмами, значно більше, ніж масштаб обробки комп’ютерної інформації, а їх обсяги не скоротиться. Життя дуже серйозне. Організми, які можуть передавати генетичну інформацію, за визначенням, успішними; організми, які не можуть проходити на своїх генах, йдуть від голоду. генетична інформація, яка віддає перевагу репродуктивній перевагі, як правило, зберігається для багатьох поколінь, хоча окремі організми, які здійснюють його народжуються, розмножуються і вмирають. Генетична інформація передається за допомогою природного вибору. Гени та механізми їх копіювання та відтворення є ключовою технологією для обробки інформації про життя. Не дивно, що масштаби всієї генетичної інформації, обробленої живими організмами, значно більше, ніж масштаб обробки комп'ютерної інформації, а їх обсяги не будуть рівними.

Життя дуже серйозне. Яка революція може перевершувати свою владу і красу життя? Але було ще одна, раніше революція в інформаційній переробці, без якої не буде іншого. Перший інформаційний процесор – сам Всесвіт. Кожна атом, кожна елементарна частинка містить інформацію. Кожна динамічна зміна Всесвіту, навіть найменша, обробляє цю інформацію в систематичному режимі.

Ця обчислювальна сила Всесвіту передбачає всі наступні революції в обробці інформації. Після того, як фізична система набуває можливість обробляти інформацію на рівні рутин, виконуючи прості операції з декількома бітами, довільно складні форми обробки інформації може бути побудована з цих елементарних операцій. Законодавство фізики дозволяють простий інформаційний переробку на квантовому механічному рівні: одна частинка, один біт; один збій, один op. Комплекс формує ми бачимо навколо нас — життя, розмноження, мова, суспільство, відеоігри — все складається з простих операцій, які регулюються законами фізики і за участю всього декількох квантових біт в часі.

Кожна революція в інформаційній обробці асоціюється з деякими новими технологіями – комп’ютером, книгою, мозку, ДНК. Ці технології дозволяють записувати та обробляти інформацію відповідно до певних правил. Але які технології беруть участь в обробці Big Bang інформації? Яка інформація про процеси машин в обчислювальному Всесвіті? Щоб побачити цю універсальну технологію обробки в дії, просто відкрийте очі і подивіться навколо. Верстат «універсал» – це сам Всесвіт, сам Всесвіт.

Джерело: теоріяandpractice.ru