How to build simulated reality (and some thoughts about the simulation hypothesis)

Source (full article): https://medium.com/@thebojda/megaminds-abstract-evolution-and-the-consistency-machine-d2915a719443

Mind uploading and simulated reality are the holy grail of science and technology. Mind uploading is the key for eternal life and gives god like power in a new, “self made” (simulated) reality. If you are not familiar with mind uploading, you can find here a short introduction.

Mind uploading is the computer simulation of the human brain. According to the present state of the science, our brain is a network, built from inconceivably big amount of neurons, and our consciousness is the result of operation of these neurons. There is no any law of physics which prevent us to copy the operation of these neurons, and build a software which works totally identical way as our brain do. Sounds easy, but it is a huge technological challenge. Maybe the biggest (but last) challenge in the history of the human kind. As a technological challenge, it is only question of time when we will be able to solve it. Thanks to the exponential technologies like nanotechnology, brain scan, computer science, etc. it can be solved in a not too distant future.

If our consciousness is the operation of our neurons, the simulation would be totally identical to us. Not a copy of us, it would be us!

Mind uploading could be the key for the eternal life, for real interstellar space travel (we should send only our digital form) and simulated reality. I think, this will be the very last invention of the human kind, because if we can do it, there won’t be any more problems to solve. No more poverty, climate problem, overpopulation, wars, scarce resources, etc. because we will be able to build own realities where these problems do not exist. Let’s see how…

The very first idea of everyone is to simulate the reality particle by particle as we simulate the brain neuron by neuron. But I think it is wasteful and impracticable. Accurate simulation of some particles needs huge computing capacity (think the equations of the quantum mechanics), simulation of the whole world needs much more. So, simulation of every particle seems unsolvable. The good news is we don’t need to do this. Our brain is connected to the reality through a thin channel, the sensory system, and we have to simulate only the sensory stimuli. Just imagine an apple. For our brain, this apple is not a set of particles, but a set of stimuli (visual stimuli, touch stimuli, taste, smell, etc.). So, it is enough to simulate these stimuli instead of particle level simulation. It solves two problem. The generation of these stimuli needs much less computing capacity like particle level simulation, and things which are not observed by anyone are not needed to simulate. If we put the apple to a box, it is not needed to simulate any more, because we don’t see it, don’t taste it, etc. The apple is not exist for us until we don’t get it out. The things what are not observed are not exist. Some interpretations of quantum mechanics look reality in the same way. This solution radically reduce the needed computing capacity, but there is a problem with it. We need particle level simulation for generating the correct stimuli. In the case of an apple, the simulated apple will act as an apple only if we simulate every biological, chemical and physical activity. After some week, the apple should be robbed, if we compress it, its levier runs out, if we bite it, it gets brown, etc. It is only possible if every physical activities are simulated which are processed in the apple. An easier example, if we bite the apple and close our eyes. The apple won’t be observed, it is not needed to simulate, and it doesn’t exist any more. What will happen if we open our eyes and continue the observation? The apple should be there with the bite, otherwise it will be realized, it isn’t real, but only a simulation. So, the system has to store state of every object, and continue the simulation of the non observed things. We got back to the starting point: we need near infinite storage and computing capacity (particle level simulation) if we want to build a perfect simulated reality. The good news: there is a tricky way to solve this problem. In fact, physical laws are not relevant, but the expectations of the observer. When we open our eyes, we expect the apple to be there with the bite. We can generally say, every act is an experiment where we want to prove we are living in a computer simulation. The experiment failed if the result is different what is expected. So, the simulator should generate stimuli which meet our expectations. In this case we wont be able to prove we are living in a computer simulation, because every result of our experiments will show it is the reality. This is the point where simulated reality meets mind uploading, because the simulator have to read our mind and the easiest way to do it if it is also simulated. So, if the simulator can read our mind, then nothing have to be stored and only observed things (set of stimuli) have to be simulated.

In the rest of the article, I will write about the simulator, and how can it works. I’m not an expert of neuroscience, so what I will write about is built upon what I’ve read in the subject. As I’ve written, I think mind uploading (and mind reading) will be necessary to build a “reality equivalent” simulated reality. Don’t forget, that we are building worlds for neural matrices (uploaded minds), and the goal is to build a network of them with keeping some rules. If we look these minds as matrices, and the simulations as an algorithm which is running on them, then it will be easier to accept things like non-linear time, what I will write about later.

As I’ve written, in a perfect simulated reality, it is enough to simulate things what are observed by us if the simulation meets our expectations. In this case, it is not possible any way to prove it is a simulation. It sounds like the brain should work on reverse way. When we observe the world, our brain converts the sensory information to abstract things, and then memories. When the simulator build the expected reality, this should be processed backward. Remember to the sample experiment with the apple. When we bite the apple, our brain creates a memory about the bite in the apple. When we close our eyes, the apple won’t be exist any more. When we open our eyes, the simulator have to render the apple (a set of stimuli) based on our memories. It is something like reversed perception. I think, our brain can do this, because when we are dreaming, it does something like this. This is also the base of Google’s DeepDream algorithm, which was used to generate that famous hallucination like images. These images are generated by backward processed convolutional neural networks. What we see is the visualized knowledge (memories), which are stored in the network. So, I think, DeepDream is a good name for this algorithm, because the process is something like our brain do when we are dreaming. So, this solution sounds good for building simulated realities which meets the expectations of the observer. But it is not enough to build the whole reality because there are many details which the brain has no information or any memories. Every details which were not memorized, every place which were never visited are unknown things. These details can be built by the simulator from freely generated stimuli and details which are read from the observer’s mind.

Of course, a world like this would be really lonely if there wouldn’t be some other mind besides us. To keep the world consistent, it has to meet the expectations of every mind. If I left my apple somewhere, an other people should find it there. Every observer have to experience the same reality. The simulator have to operate every mind parallel on backward way to build a perfect, consistent reality. It is something like the reality would be a mosaic, and every mind would add a part of it. If we are thinking in “subsystems”, our simulated reality looks something like this: Every minds are connected to an upper, common layer through the sensory system. The minds are getting stimuli from this layer (observe the reality), and also send stimuli which are generated from memories by backward operation of the mind (reality projection). This common layer is responsible for building a valid intersection of these stimuli, and a reality (set of stimuli) which are same for everyone. This layer is responsible for keep the reality consistent, this is why I call it: “consistency machine”. So, the consistency machine is the simulator itself, but it simulates nothing, only creates a valid intersection of the set of stimuli, this is why I think the consistency machine is a better name for it.

In many brain model, the brain is a hierarchical and modular neural structure. Small modules are built from neurons, and other modules are built from these modules, some bigger modules are built from these modules, etc. There are two way communication between the modules, and the conscious information is the result of these. When any stimuli is coming from the sensory system, it activates low level modules, which are activating higher level modules. These higher level modules activate more higher level modules, which respond back, etc. This system is massively parallel, and this gives its huge power. If we see an apple, many low level modules are activating, which are assigned to curves, colors, etc. These modules activates higher level modules, like the “module of a sphere”. The “sphere module” activates more higher level modules, like “planet module”, “ball module”, etc. and the “apple module”. But higher level modules respond back, it cannot be a planet, because it is smaller, it cannot be a ball, etc. After a short time, the “apple module” wins, and the concept of an apple will come up to the conscious level with every connected properties like taste, touch, smell, etc. So, our brain is continuously “rustling”, signals are flashes up and down between modules, and after a short time a concept are manifesting on the conscious level. Thinking is something similar process. From a thought our brain associates an other thought, and new concepts will be generated through the process.

In a case of an apple, we can imagine, how this process works, but can this simple method operates such a complex thing like the human brain? It is hard to imagine how this works, but it is not the model’s fault. We cannot really imagine how this huge, massively parallel networks work.

So, I think, it is an acceptable model of the human brain. I’ve written about the hierarchical model of the human brain to show, how it fits to our simulated reality model. The consistency machine can be simply one or more layer upon the uploaded minds, which are themselves also a set of hierarchical modules. Uploaded minds communicate to these modules through the sensory system like the modules communicate each other inside them. In this system, the sensory system is not a “window to outside”, only a level of the organisation. So, maybe, it is possible to add the consistency machine as new modules to the uploaded minds, and build a “megamind” from them which is able to simulate reality without any other component, using the natural behavior of the mind. In the system of interconnected minds, individuality is on the middle layer, not on the top, and reality is something like a collective, endless dream. A megamind solve the consistency problem on the following way: when individual minds project some components of the reality, the upper layers (what I’ve called ‘consistency machine’) merge them, and send back the generated reality. If this reality is inconsistent with a mind, it sends back the ‘error’, and the ‘consistency machine’ modify the reality. After the end of this communication there will be generated a consistent concept of realty. This is exactly the same way, how an individual mind creates a conscious concept from the inputs which came from the sensory system. This system can solve the consistency problem not only in space, but also in time. As I’ve told, the reality is generated from memories of the minds. If something is not stored in any individual mind, then it is not exist. If nobody has any memory of an event, it is not happened. This is why a megamind can keep consistency in time. If something happened in the past which results inconsistency in the future, the contradiction can go down in the layers of modules, and can change the memories. In this system, memories are the past. So, if memories are changed then the past is changed! It is something like ‘time traveling’. Something bad happened? No problem! Go back in time, and change it! This method can keep the consistency, and also protect the reality, because if any mind finds any prof of simulation, the ‘consistency machine travels back in time’ and make it wasn’t happened. The time is non-linear in this world. The linear time is only the way how individual minds experience the happenings. Time doesn’t exist globally, but only on level of individual minds.

So, what is a megamind? It is a very special living form. One mind, one living thing for an outside observer. It is something like a god in its own universe because it creates and operates it. But it has no individuality, because inside, this superintelligence is splitted into many individual minds. One huge mind which dreams itself as many minds which are living in a simulated reality. This state of consciousness is something what we cannot imagine. It is over the singularity. But what would be the physical form of it? A giant biology-based brain? A huge computer, like a Matrioshka brain? Maybe. But for the end of the article, I have a more extreme variation. How good universe is a megamind?

In the current state of the art, our universe has been created from nothing at many billion years ago by the big bang. It is built from particles which are based on one simple structure: the super string. Every particles are form of these super strings. There are some physical rules what operate he system, and change the state of these particles. Why these rules? Why super strings? etc. Nobody knows. These are the axioms of our universe. From the perspective of math (which is a best perspective, I think), the Universe is a big state matrix (state of the strings), and state changing operations (physical rules) which are operating on it. If we look our Universe from this perspective, a megamind is not really different. A megamind is built from neurons instead of strings (or particles), and there are some rules (like physical rules) which are operates the system. Every neuron has a state, and interact each other by the ‘neural rules’ (this is the ‘physics’ of the megamind), like particles interact each other by the physical rules. I think, if you leave it alone for some billion years, the life can be formed spontaneously like it spontaneously formed in our universe. I think, the evolution can also work in this universe, but here the result is not life in traditional meaning, but the consciousness and the individual minds. This is why I call it ‘abstract evolution’. So, I think, a megamind at least as good universe as ours. Can we say anything about an other universe if we know only our universe? Not really. But just one thing! If we were living in a megamind universe, can we find any proof of it, or we find it exactly the same as our current universe? I wish you good thinking…

Megaagyak, absztrakt evolúció és a konzisztencia gépezet, avagy hogyan építsünk szimulált világokat

A blogomban sokat foglalkoztam már az emberi agy feltöltésével és a szimulált valóság témakörével. Azért tartom hihetetlenül izgalmasnak a témát, mert úgy gondolom, hogy ez a két technológia a tudomány Szent Grálja. Az agy feltöltése örök élettel és korlátlan lehetőségekkel kecsegtet, míg a szimulált valóság gyakorlatilag Isteni hatalmat adna a kezünkbe egy saját magunk által teremtett új valóságban. Aki esetleg nem lenne még otthon a témában, annak álljon itt egy gyorstalpaló.

Az emberi agy számítógépen történő szimulációját hívják mostanában divatosan "feltöltésnek". A tudomány jelen állása szerint agyunk felfoghatatlanul sok idegsejtből áll, működését pedig az idegsejtek közötti kapcsolatok határozzák meg (itt írtam róla bővebben, hogy vajon mennyire bonyolult az emberi agy: http://lf.estontorise.hu/archives/624). Alapvetően nem ismerünk semmiféle fizikai törvényt ami megakadályozná, hogy ezt a struktúrát idegsejtről idegsejtre lemásoljuk és a sejtek működését imitálva olyan szoftvert készítsünk ami az agyunkkal azonos módon működik. Leírva persze egyszerű, de technológiailag hatalmas kihívás. Talán a legnagyobb amivel valaha is találkozhatunk. Ami viszont fontos, hogy nem lehetetlen a dolog és elméletileg csak idő kérdése, hogy megvalósuljon. Mivel a tudatunk a tudomány jelen állása szerint agyunk működésének eredménye, ezért az így létrehozott szoftver tulajdonképpen mi magunk lennénk. Úgy gondolom, hogy ez a szoftver nem csupán másolat rólunk, hanem ténylegesen mi vagyunk. Erről sokat írtam már korábbi bejegyzésekben (például itt: http://lf.estontorise.hu/archives/640). Az agy feltöltése örök élettel és határtalan értelmi képességekkel kecsegtet, de úgy gondolom, hogy jó eséllyel elengedhetetlen ahhoz is, hogy meghódítsuk a távoli csillagokat (http://lf.estontorise.hu/archives/468) és valódi intergalaktikus fajjá váljunk (http://lf.estontorise.hu/archives/620). Ami viszont még ennél is csábítóbb, hogy ódivatú biológiai testünkkel együtt a valóságot is elhagyhatjuk és kényünk kedvünk szerinti új valóságot építhetünk magunknak.

De hogyan építsünk ilyen szimulált világot? Az első megoldás amire talán mindenki gondolna, hogy az agy működéséhez hasonlóan a világ működését is lemásolhatnánk részecskéről részecskére. Leprogramozhatnánk a fizikai törvényeket és szimulálhatnánk egy teljes világot. Úgy gondolom azonban, hogy ez egyfelől hatalmas pazarlás lenne, másfelől kivitelezhetetlen. Egy pár részecskés rendszer pontos szimulációja is hatalmas feladat, nemhogy egy teljes világé. Erre azonban nincs is szükség. Agyunk egy nagyon korlátozott interfészen, az érzékszerveinken keresztül tartja a kapcsolatot a valósággal, így ha a valóság célja csupán agyunk kiszolgálása, úgy elég ezeket az érzékszervi ingereket előállítani. Gondoljunk csak bele, egy alma számunkra nem egy részecskehalmaz, hanem képi és tapintás ingerek összessége. Egy alma szimulálásához tehát nem érdemes azt részecskéről részecskére szimulálni, elég legenerálni a hozzá kapcsolódó ingereket. Ezzel a megoldással rögtön két legyet ütünk egy csapásra, hisz egyfelől nem kell a valóságot részecskéről részecskére szimulálni, másfelől amivel épp nincs senki interakcióban, azt egyáltalán nem kell szimulálni. A példánál maradva ha az almát egy dobozba zárjuk, többé nem kell azt legenerálnia a rendszernek, hiszen nem látjuk, nem tapintjuk, nem ízleljük, stb. így az alma semmilyen élményt nem generál. Amit épp nem figyel meg senki, az nem is létezik. Érdekes megjegyezni, hogy a kvantummechanika bizonyos értelmezései hasonlóan tekintenek a minket körülvevő valóságra. Ezzel a módszerrel rengeteg számítási kapacitást felszabadíthatunk, de van vele egy kis gond. Látszólag ahhoz, hogy a megfelelő érzeteket legeneráljuk, ugyanúgy részecske szintű szimulációra van szükség. Arról van szó, hogy egy alma csak akkor fog almaként viselkedni, ha szimuláljuk a benne végbemenő biológiai, kémiai és fizikai folyamatokat. Ha az almát hetekre otthagyjuk, el kell rothadnia, ha összenyomjuk, kicsordul a leve, ha beleharapunk, idővel megbarnul, stb. Ez csak úgy lehetséges, ha szimuláljuk az almában végbemenő folyamatokat. Vagy egy még egyszerűbb példa, hogy beleharapunk az almába és becsukjuk a szemünket. Mivel nem figyeljük meg az almát, az érzeteket nem kell tovább generálni, így az alma "eltűnik". Mi történik, ha újra kinyitjuk a szemünket és folytatjuk a megfigyelést? Ott kell lennie a harapásnak, különben rájöhetnénk, hogy a valóság puszta szimuláció. El kell tehát tárolnunk minden állapotot és megfigyelés nélkül is szimulálnunk kell a folyamatokat (pl. a harapás helyének barnulását) ha nem akarjuk, hogy világunk szimulált volta lelepleződjön. Ez hihetetlen nagy tároló és számítási kapacitást jelent. Van azonban egy trükk amivel mindezt kiküszöbölhetjük. Valójában ugyanis nem a fizikai törvények a lényegesek, hanem az, hogy az egyénnek mik az elvárásai. Ha kinyitjuk a szemünket és látjuk hogy nincs ott a harapás, akkor azért bukik le a szimuláció, mert a valóságban azt várnánk, hogy ha beleharapok egy almába, akkor ott egy harapás nyom lesz. Kicsit általánosítva azt mondhatjuk, hogy minden szimulációbéli cselekedetünk egyben egy kísérlet arra vonatkozóan, hogy a valóságban élünk-e. A szimuláció akkor fog elbukni, ha a kísérlet eredménye más, mint az elvárt. A szimulációt fenntartó gépnek tehát nincs más dolga, mint mindig olyan érzeteket generálni, amik megfelelnek az elvárásainknak, így bármilyen kísérletet végezzünk (és itt kísérletnek minősül egy alma megharapása is) annak bizonyítására, hogy nem a valóságban vagyunk, a rendszer mindig olyan érzeteket generál ami megfelel az elvárásainknak. Bármit is tegyünk, úgy fogjuk találni, hogy a valóságban vagyunk. És itt ér össze az agy feltöltésének és a valóság szimulációjának témája, hiszen ahhoz, hogy a rendszer pontosan ismerje az elvárásainkat, bele kell látnia az elménkbe, ez pedig akkor tűnik a leginkább kivitelezhetőnek, ha az elménk működését is a rendszer szimulálja.

A továbbiakban arról fogok írni, hogy vajon hogyan épülhet fel egy ilyen, valóság szimulálására alkalmas rendszer. Előre bocsátanám, hogy ahogyan más sem, én sem tudom hogyan működik az emberi agy, mindössze abból tudok építkezni, amit a témában olvastam, így a bejegyzés további része a legjobb szándékkal is inkább csak fikciózásnak nevezhető. Ahogyan az előzőekben írtam, úgy gondolom, hogy az agy szimulációja lehet a "belépő" egy ilyen, "optimális" szimulált valóságba. Érdemes tehát szem előtt tartani, hogy itt szoftverek, neurális mátrixok köré próbálunk világot építeni. A feladat tehát az, hogy ezeket a rendszereket (a szimulált agyakat) bizonyos szabályok szerint hálózatba szervezzük. Ha mátrixokként és ezeken futtatott algoritmusokként gondolunk a szimulált világunkra, úgy könnyebben elfogadhatunk olyan fogalmakat, mint az idő nonlinearitása, amiről még később szó lesz.

Az előzőekben arról írtam, hogy egy optimális szimulált világban elég azt szimulálni, amit valaki megfigyel, méghozzá oly módon, hogy az mindenben megfeleljen az elvárásainak. Ha így teszünk, soha nem fog rájönni, hogy amit érzékel, az szimuláció. A dolog úgy hangzik, mint ha valami módon visszafelé kellene működtetnünk az agyat. Mikor a minket körülvevő világot szemléljük, az érzékszerveink által szolgáltatott információt alakítjuk absztrakt fogalmakká, majd emlékekké. Mikor az elvárásainknak megfelelő valóságot szeretnénk teremteni, akkor ennek a folyamatnak valamiképp visszafelé kellene működnie. Az almás példánál maradva mikor beleharapunk az almába, létrejön egy emlékünk a harapott almáról. Mikor becsukjuk a szemünket, az alma eltűnik. Mikor újra kinyitjuk a szemünket, az almát alkotó érzeteket újra elő kell állítani az agyunkban tárolt emlék alapján, tehát az észlelés fordítottját kell végezni. Úgy gondolom, hogy az agy képes lehet ilyen fordított működésre, hisz mikor álmodunk, valami hasonló történik. De ugyanez az alapja a Google DeepDream rendszerének is, amivel azokat az LSDs hallucinációkra hasonló képeket generálták. Fogták a szokásos konvolúciós hálóikat és elkezdték fordítva működtetni őket, így vizualizálva azt a tudást, amit a hálózat rögzített. Úgy gondolom tehát, hogy itt tényleg találó a DeepDream név, hiszen valóban az álmodáshoz hasonló folyamatot sikerült reprodukálni. Ez a megoldás tehát jónak tűnik ahhoz, hogy tökéletes szimulált világot építsünk, ami minden szempontból megfelel a megfigyelő elvárásainak. Ez viszont csak a dolog egyik fele, hiszen rengeteg részlet van, amiről az agyban nincs információ. Tulajdonképpen ilyen fehér terület minden olyan hely, amit a megfigyelő nem látott, illetve bármilyen részlet, amiről nem rendelkezik emlékkel. Ezeket a részleteket a szimuláló számítógép szabadon kitöltheti akár saját maga által generált érzetekkel, akár olyanokkal, amiket valami módon a megfigyelő emlékeiből rak össze. Persze egy ilyen világ önmagában elég magányos lenne, ha nem lenne a miénken kívül még jópár szimulált tudat. Ahhoz, hogy a világ konzisztens legyen, mindenki elvárásainak meg kell felelnie. Ha valahol otthagyom a harapott almámat, azt másnak is ott kell találnia. Minden egyes szemlélőnek ugyanazt a világot kell látnia. Ahhoz tehát hogy az érzékszervi ingerek által mutatott világ konzisztens legyen, a szimuláló gépnek minden agyat párhuzamosan működtetve kell létrehoznia azokat. Olyan ez, mint ha a valóság egy nagy mozaik lenne, ahol mindenki hozzáad pár elemet a közöshöz. Ez a rendszer biztosítja azt, hogy mikor a valóságot szemléljük, mindenki ugyanazt lássa. Ha a rendszerek szintjére bontjuk a dolgot, akkor valahogy úgy néz ki most a világszimulátorunk, hogy minden agy (neurális mátrix) az érzékszervi interfészén keresztül felfelé csatlakozik egy közös réteghez, ahonnan ingereket kap (szemléli a valóságot) illetve oda ingereket küld (projektálja a valóságot). Ez a közös réteg felelős azért, hogy előállítsa az érzetek metszetét, egy olyan valóságot (érzet halmazt), ami mindenki számára ugyanaz. Ez az a réteg ami konzisztensen tartja a világot, ezért elneveztem konzisztencia gépezetnek. Ez tulajdonképpen a valóság szimulátor, de mivel a valóság elemeket nem ő állítja elő, inkább csak "összerakja" az eredményt, ezért találóbb a konzisztencia gépezet megnevezés. Itt megint van egy érdekes párhuzam. Sok modellben az agy egy hierarchikus neuron struktúra. A neuronok modulokat alkotnak, a modulok további modulokat, azok további modulokat, stb. A modulok közötti oda-vissza kommunikáció eredményeként áll elő a tudatos információ. Amikor információ érkezik az érzékszerveinken keresztül, az rengeteg alacsony szintű modult aktivál, amik magasabb szintű modulokhoz kapcsolódnak. A magasabb szintű modulok még magasabb szintű modulokat aktiválnak, amik visszahatnak rájuk. A rendszer masszívan párhuzamos, és ez adja a hatalmas erejét. Ha látunk egy almát, rengeteg alacsony szintű modul aktiválódik, olyanok, amik mondjuk ívekhez, színekhez kapcsolódnak. Ezek további modulokat aktiválnak, így aktiválódik pl. a gömbölyű alakhoz tartozó modul. Persze ettől még lehet labda, vagy bolygó, stb. Ezek a modulok mind aktiválódnak, majd más jellemzők lefojtják ezeket. Nem lehet bolygó, mert az nagyobb, nem lehet labda, mert máshogy csillan rajta a fény, stb. A végén egy modul kerül ki győztesen, az almához kapcsolódó magas szintű modul ami egyben az alma látványához kapcsolja annak tapintását, ízét, stb. Az agy tehát folyamatosan "zizeg", információk cikáznak oda-vissza a modulok közt, majd pár pillanat múlva kibukik a rendszerből a tudatos gondolat. A folyamat persze nem csak érzetekkel működik. Egy-egy gondolat is elindíthat egy hatalmas gondolat cunamit, amiből újabb gondolatok állnak elő. Még egy alma képének értelmezését csak-csak el tudjuk képzelni, de hogy hogy lesznek ebből olyan nagy gondolatok, mint mondjuk Kvantummechanika, azt már nehezen. Ez persze nem azt jelenti, hogy a modell rossz, inkább azt, hogy hiába is próbálnánk, képtelenek vagyunk elképzelni egy ilyen sok milliárd modulból álló masszívan párhuzamos rendszert működés közben. Az a véleményem tehát, hogy ez a modell elfogadható lehet az agy leírására. Ami miatt mindezt leírtam, az az, hogy rámutassak, milyen jól beleillik a konzisztencia gépezet a modulok rendszerébe. Tulajdonképpen a soklépcsős modul hierarchia tetejére egy újabb modult helyeztünk ami az érzékszervi interfészen kapcsolódik az alatta lévő szinthez, érzékszervi ingereket küld az alatta lévő moduloknak, azok pedig ugyancsak érzékszervi ingereket küldenek felfelé. Ezek az ingerek tehát ebben a rendszerben nem jelentenek ablakot a külvilág felé, egyszerűen csak interfészek a felsőbb szinthez. Elképzelhető tehát, hogy a feltöltött agyakból egy vagy több modul föléhelyezésével szervezhető egy egységes megaagy, ami az agy természetes működési folyamatába illeszkedve önmagától, mindenféle plusz szoftver nélkül képes megteremteni a konzisztens világot. Persze a világ konzisztenciájának megteremtése nem csak annyit jelent, hogy mindenki ugyanazon a helyen ugyanazt érzékeli. Képzeljünk el két szimulált egyént, akik egymástól jól szeparáltan élik életüket, és egymástól különböző világokat tapasztalnak meg. Mondjuk egyikük számára létezik gravitáció, míg a másik képes azt legyőzni és repülni. Mikor találkoznak, kettejük világképe összeegyezhetetlen lesz, és nem alkothat egységes világot. A probléma kiküszöbölésére az egyik lehetőség, hogy jó előre lefektetjük a szabályokat (fizikai törvényeket), viszont ebben az esetben komoly feladat hárul a konzisztencia gépezetre, hisz folyamatosan ügyelnie kell a szabályok betartására. A másik lehetőség, hogy megengedjük az emlékek módosítását. Ez utóbbi esetben például a találkozást követően minden repülésre vonatkozó emlék törlődhet, így biztosítva, hogy a gravitáció már a világ kezdete óta létezzen. Mivel a múltat egy ilyen világban egyedül az emlékek jelentik, ezért ezek megváltoztatása kvázi olyan mint egy időutazás. Ha valami ütközést érzékel a konzisztencia gépezet, egyszerűen visszatér a múltba, és úgy alakítja a történéseket, hogy a világ egysége ne sérüljön. Ez a megoldás egyben az ellen is véd, hogy a világban élők bármilyen módon kimutassák világuk szimulált voltát. Amint ugyanis erre bármi módon sor kerülne, a konzisztencia gépezet visszatekeri az idő kerekét, és megakadályozza azt. Egy ilyen világban tehát a múlt épp annyira képlékeny, mint a jövő. Érdekes megjegyezni, hogy a kvantummechanikának ugyancsak létezik egy hasonló, időben visszafelé haladó hullámokon alapuló értelmezése. E szerint az értelmezés szerint a rendszer megzavarása (megfigyelése) időben visszafelé terjedő hullámokat kelt, így befolyásolva a rendszer állapotát. Itt tehát Schrödinger híres macskája élőholt ugyan a kinyitás pillanatáig, de mikor kinyitjuk az ajtót, az időben visszafelé haladó hullámok még a múltban eldöntik annak állapotát, így a macska mégiscsak vagy élő, vagy holt volt mindig is. (Akit részletesebben érdekel a kvantummechanika időben visszafelé haladó hullámokon alapuló értelmezése, az sokat olvashat a témáról John Gribbin: Schrödinger kiscicái című könyvében.) A paradoxonjairól híres időutazás tehát ugyanolyan hatékony eszköz lehet a paradoxonok feloldásához és a konzisztencia megteremtéséhez is. Egy megaagy talán felépítéséből adódóan képes lehet arra, hogy amennyiben sérül a világ egysége, úgy olyan ingerek induljanak meg lefelé, amik módosítják az emlékeket. Ezek persze újabb inkonzisztens emlékeket szülhetnek, amik újabb hullámokat gerjesztenek, mígnem a hatalmas zizegés végeztével összeállhat a konzisztens világ és történelem. Egy ilyen világban tehát az idő nem feltétlenül lineáris, annak ellenére, hogy a benne élők annak érzik. Az én mesterséges univerzumom tehát egy hatalmas agy, amit csillagok milliárdjai helyett neuronok milliárdjai alkotnak. A világ objektív valósága és a benne élők nem válnak el egymástól, egy elmék sokaságából felépített egységes elmét alkotnak, ami egyének sokaságának "álmodja" magát és magas szinten valamiféle idő nélküli állapotban működik. A megfogalmazás azért ilyen ködös, mert emberi ésszel nehéz elképzelni egy ilyen struktúrát. Ez már egy technológiai szingularitáson túli "létforma".

A bejegyzés végére amolyan levezetésként egy nagyon filozófiai gondolatot szántam. Vajon képes önálló univerzumként működni egy megaagy? Ha építünk egy ilyen struktúrát, az lehet annyira "jó univerzum" mint a miénk? Az aktuálisan legelfogadottabb tudományos nézet szerint világunk valamikor sok milliárd évvel ezelőtt az ősrobbanásnak köszönhetően keletkezett. Elemi részecskék építik fel, amik talán mind visszavezethetőek egy elemi struktúrára, a szuperhúrra. A húrok rezgése határozza meg, hogy ott milyen elemi részecskét látunk. A részecskékre különböző szabályok vonatkoznak, ami alapján egymásra hatnak, illetve változtatják állapotukat. Hogy miért ilyenek a húrok, miért ezek a szabályok, stb. arról semmit nem tudunk mondani. Ezek a világ alapösszefüggései, axiómák, amiket el kell fogadnunk úgy ahogy vannak. Ha így tekintünk a világra, akkor egy megaagy sem sokkal másabb struktúra. Ott a részecskék helyett a neuronok az alap építőelemek, amik ugyanúgy egy szabályrendszernek megfelelően működnek. Ugyanúgy hatnak egymásra, és van saját állapotuk. Ez a két absztrakt modell tehát nem sokban különbözik. Tulajdonképpen mindkét esetben van egy nagy állapot mátrix és az azon futtatott transzformációk. Egy megaagy "fizikáját" tehát a neuronok és azok kapcsolatainak működését leíró képletek adják, ugyanúgy, ahogyan a mi világunk fizikáját részecskékkel és azok kölcsönhatásaival írjuk le. Úgy gondolom, hogy egy ilyen struktúrában megfelelő szabályok esetén ugyanúgy beindulhat valamilyen evolúció, aminek az eredménye végül ugyanúgy intelligens elmék megjelenése lehet. Mivel itt szigorúan véve nem élőlények alakulnak ki, így ezt a folyamatot talán szerencsésebb valamiféle "absztrakt evolúciónak" hívni. Egy ilyen struktúrában az individuum nem az intelligens létformák szerveződésének legfelső szintje, csupán egy réteg, melyet további rétegek fognak össze egyetlen egységgé. Az ebben a környezetben kialakult létformák talán ugyanúgy különálló létezőként érzékelik saját magukat, és a felsőbb rétegekkel való kapcsolatukat úgy élik meg, mint objektív valóságot, amit érzékszerveiken keresztül tapasztalnak. A jövőben tehát talán nem csak magunk számára építhetünk új, tökéletes valóságot, hanem képesek lehetünk rá, hogy új szimulált univerzumokat hozzunk létre, új létformákat, akik számára a világ nem sokban különbözik a miénktől. A varázslat a dologban az, hogy egy ilyen, miénkhez hasonló, azzal egyenértékű beágyazott világ szimulációja egyáltalán lehetséges lehet, ami annak köszönhető, hogy részecskék helyett az elmére koncentrálunk. Persze a kérdés mindig adott, hogy nem-e lehetséges, hogy a mi világunk is egy ilyen beágyazott szimuláció? Aki azonban a fentieket figyelmesen végigolvasta, annak számára már valószínűleg egyértelmű, hogy erre a kérdésre jó eséllyel soha nem fogunk választ kapni ...

Vallás és technológiai szingularitás

Érdekes belegondolni, hogy a technológiai szingularitás elérése valójában ugyanazt kínálja mint a vallás. Azért érdekes ez, mert mindeközben a kiindulási alapok egymásnak ellent mondanak.

Minden vallás alapja a lélekbe és a túlvilágba (vagy reinkarnációba) vetett hit, míg a tudomány/technológia "hívők" materialisták. Ők úgy gondolják, hogy az agy neuronok sokasága és ezek összjátéka hozza létre a tudatot. Bár elsőre talán nehéz elképzelni, hogy az a kis húsdarab a fejünkben ilyen csodákra képes, de ha szembesülünk az agysejtek mennyiségével, a kapcsolatok komplexitásával, úgy mindez nem tűnik annyira hihetetlennek (itt írtam erről bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/624). Szóval tételezzük fel, hogy mi emberek nem vagyunk többek az agyunknál. Nincs semmifajta misztikus lélek vagy tudat, tisztán anyagi lények vagyunk. Ez esetben semmilyen fizikai törvény nem akadályozza meg azt, hogy egyszer majd építsünk egy olyan számítógépet, ami képes lesz az agy szimulálására. Ehhez "csupán" le kell másolnunk a neuronok működését valamint a köztük lévő kapcsolatokat. Ha ez megvan, úgy a gép pontosan úgy fog viselkedni mint mi. Hogy ez a gép mi leszünk-e, vagy csak egy másolat rólunk, nem olyan egyszerű kérdés. Én azt a példát szoktam erre felhozni, hogy ha már rendelkezünk ilyen technológiával, képesek lehetünk arra, hogy egy ember agyának csak egy részét helyettesítsük. Ez amolyan agyprotézis, pl. agyvérzésben elpusztult részek pótlására. Tegyük fel, hogy egy agyvérzés folyamán valaki agyának elpusztul a 10%-a. Ettől még nem hal meg, de komoly gondokat okoz. A fejlett technológiának köszönhetően azonban meg tudják gyógyítani. Kap egy agyprotézist, ami helyettesíti ezt a 10%-ot. Nem halt meg, és az agya újra 100%-on működik. Aztán kap egy újabb agyvérzést, újabb agy protézist, stb. Pár ilyen szerencsétlen eset után már az agya 100%-a számítógép, de ezt leszámítva minden szempontból olyan, mint volt. Mikor lett ő másik ember? Ezzel a mesterséges aggyal ő már csak másolat? Ha igen, mikor halt meg? Valójában testünk sejtjei nap mint nap cserélődnek. Nem azok vagyunk, akik 10 vagy 20 évvel ezelőtt. Azt az anyagot, ami akkor alkotta testünket, darabjaiban már rég lehúztuk a WC-n, mégis, senkinek nem jut eszébe azt mondani, hogy csak régi önmagunk másolatai lennénk. Be kell tehát látnunk, hogy ha elfogadjuk azt amit a tudomány állít, hogy teljes egészében anyagból állunk és nincs semmi ezen túli részünk (lélek, független tudat), akkor azt is el kell fogadnunk, hogy ami valójában mi vagyunk, az nem az anyag hanem a struktúra, az információ ami az anyagba rögzült. Nem a sejteket alkotó anyag, hanem a sejtek kapcsolódása, nem az agyunkat alkotó anyag, hanem az agy struktúrája a lényeges. Az anyag csak a közeg ami az információt hordozza. Ha pedig ez így van, úgy a közeget megváltoztatva valójában semmi nem változik, a számítógép által szimulált Önmagunk tényleg mi vagyunk. Olyan ez, mint a teleportálás a Star Trek-ben. Az egyik oldalon szétszedik az embert atomjaira, a túloldalon meg összerakják. Mivel az atomok minden szempontból ugyanolyanok, energiapazarlás lenne átvinni azokat is, elég csak az információ. A teleportálás során tehát minden esetben új változat készül az utasról, mégsem gondolja őt senki másolatnak. (az agy szimulálásáról itt írtam bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/374)

Úgy gondolom, hogy az agy szimulálása (vagy "feltöltés", ahogyan mostanában divatosan nevezik) a tudomány legfontosabb áttörése lehet. Ez a "szent Grál", a végső cél, ami minden problémánkat megoldhatja, és szerintem itt kezdődik a technológiai szingularitás. Ha ugyanis képesek vagyunk saját magunk szimulálására, úgy új valóságot teremthetünk magunknak. Ebben a valóságban aztán bármire képesek lehetünk, így kvázi Istenekké válhatunk. De mennyire lehet valóságos egy ilyen szimulált valóság? Én úgy gondolom, hogy egy ilyen valóság tökéletesen megkülönböztethetetlen lenne az "igazitól". Gondoljunk csak bele, egy agyunkat szimuláló szuperszámítógép képes olvasni a gondolatainkban, így képes arra, hogy mindig olyan valóságot mutasson számunkra, amilyenre számítunk. Bármilyen elmés kísérletet is eszeljünk ki annak bizonyítására, hogy ez nem a valóság, úgy fogja alakítani a környezetet, hogy mi azt valósnak gondoljuk. Nem tudunk "túljárni az eszén", hisz mindig egy lépéssel előttünk jár. Ha valami csoda folytán ez mégis sikerülne, úgy ott van a kezében a "csodafegyver", a "visszagörgetés". A visszagörgetés azt jelenti, hogy a minket és környezetünket szimuláló rendszer bármikor képes visszaállni egy előző állapotra (kvázi visszatekerni az időt), majd úgy folytatni a szimulációt, hogy az új ágban már ne sikerüljön a világ valótlanságát bizonyító kísérletünk. Valahogy úgy, mint a 'Holnap határa' c. filmben. Egy ilyen rendszerrel szemben esélyünk sincs arra, hogy bebizonyítsuk, nem a valóságban élünk. Az ily módon szimulált valóság tökéletes. (a szimulált valóságról itt írtam bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/305) Ha tehát képesek vagyunk megoldani agyunk és a valóság szimulációjának problémáját, már csak kellő energia kell és örökké a paradicsomban élhetünk, gondoktól és problémáktól mentesen. Elég csak összecsomagolni a számítógépet, ellátni kellő nagyságú napelem táblával és pályára állítani egy csillag körül, ami évmilliárdokig táplálja a rendszert.

És vajon milyen lenne egy ilyen szimulált világ? Nyilván kezdetben tökéletes, paradicsomi állapotokat teremtenénk magunknak. Olyan világot, ahol Istenként élhetük. Az ilyesmire azonban egy örök élet alatt ráun az ember. Problémák, megoldandó kihívások nélkül boldogok sem lehetünk igazán. A kihívások viszont nem túl izgalmasak, ha tudjuk, hogy csak játék az egész, hogy bármit is tegyünk, annak nincs tétje. Emberi természetünkből tehát szerintem egy olyan világ következik, ahol időnként elfelejtünk mindent. Elfelejtjük Isteni mivoltunkat és azt, hogy a világ csak szimuláció, így teljes odaadással tudunk játszani, valós problémákkal és valós örömökkel. Innen már nem olyan nehéz átnyergelni a vallás témájára. Egyszerűen fel kell tennünk a kérdést, hogy mindennek fényében vajon a jelenlegi az elsődleges valóság? Nem lehetséges, hogy amiben élünk, az már eleve szimuláció? A fentiek fényében ezt a kérdést nem lehet megválaszolni, hisz képtelenek vagyunk eldönteni, hogy a világunk szimulált-e, vagy "valódi". Ezt nevezik szimulációs hipotézisnek, és olyan emberek hirdetik, mint Nick Bostrom, vagy éppen a Tesla alapító Elon Musk. Szerintük jó esély van rá, hogy a mi valóságunk csak számítógépes szimuláció. Ez esetben persze a számítógépet érdemes nagyon tágan értelmezni. Ne szervertermek nagy dobozaira gondoljunk, hisz lehet ez egy organikus, élő valami, valami komplex részecskerendszer, ami kvantumszámítógépként futtat minket és kívülről csupán egy csillagnak tűnik, és lehet valami olyan dolog amit emberi (szimulációba zárt) elménkkel nem tudnánk hova tenni. Nevezhetnénk akár Isten elméjének is, aki folyamatosan "álmodja" számunkra a valóságot. A lényeg, hogy a szimulációs hipotézis szerint létezik egy a mienkénél igazibb, objektívebb valóság, amiben valamiképp "be van ágyazva" a mi hamis, szimulált valóságunk. És ezzel észrevétlenül át is eveztünk a vallás területére, hisz a vallás valami hasonlót állít a világról.

A vallásokban megjelenő sok fogalom új értelmet (vagy egyáltalán értelmet) nyerhet a szimulációs hipotézis fényében. Az első és legfontosabb talán a lélek fogalma. A szimulációs hipotézis fényében a lélek nem más, mint az agy struktúrája. Ez az a dolog, ami túlélheti a "szimulált porhüvely halálát", hisz nincs más dolgunk, mint a halál pillanatában biztonsági másolatot készíteni a struktúráról, ami aztán tovább szimulálhatunk. Egy megoldás, hogy töröljük az emlékeket, és új szimulációt indítunk (reinkarnáció), egy másik, hogy visszahelyezzük a kezdeti tökéletes világba (mennyország és paradicsom) és a szimulált egyénre bízzuk a döntést. A fentiek alapján értelmezhető Isten fogalma is, hisz "Ő" a szimulációt futtató és felügyelő szuperintelligencia. Persze mindebből ne vonjunk le messzemenő következtetéseket a világ természetével kapcsolatban. Nem állítom azt, hogy szimulációban élünk, csak azt, hogy ha abban élnénk, valószínűleg hasonló lenne ahhoz a világhoz amit a vallások vázolnak fel elénk. Ez persze nem feltétlenül ezek igazságát erősíti, hiszen jó eséllyel a vallásokat is pontosan azok az emberi késztetések és vágyak hívták életre, amik a technológiai szingularitás elérése felé hajtanak minket. Mindössze arra szerettem volna rámutatni, hogy a tisztán tudományos alapú, technológiai szingularitásba vetett hit valójában nem sokban különbözik a vallásoktól. Az egyetlen különbség, hogy míg az egyik a szimulált valóság létrehozására törekszik, addig a másik azt állítja, hogy már túl vagyunk ezen.

No de mégis, szimulált valóság? Nem túl bizarr ez tudományos elméletnek? Nos, az a helyzet, hogy az alternatívák sem kevésbé bizarrok. Végtelen sok párhuzamos univerzum amikben minden lehetséges dolog megtörténik, időben visszafelé haladó részecskék, és hasonló nyalánkságok. Ezek mind tudományosan elfogadott elméletek a világ magyarázatára. Úgy gondolom, hogy bár valóban bizarr elmélet a szimulációs hipotézis, de nem sokkal rosszabb, mint az alternatívák, sőt ...

Digitális technikáról mindenkinek

A digitális technika már most is életünk integráns része és a jövőben még inkább azzá fog válni. Egyszer majd talán ezen technológia segítségével hozhatunk létre emberi szintű mesterséges intelligenciát (http://lf.estontorise.hu/archives/374), vagy akár új valóságot építhetünk általa (http://lf.estontorise.hu/archives/305). Ha úgy tetszik, isteni hatalom rejlik benne, miközben a dolgok legmélyén végtelenül egyszerű szabályok működnek. Ebben a bejegyzésben megpróbálok rávilágítani erre. Megmutatni, hogy hogyan épülhetnek fel ezek a bonyolult (bizonyos szempontból már most is intelligens) rendszerek hihetetlenül egyszerű komponensekből. Mindezt úgy, hogy bárki megértse.

Elsőként talán azt érdemes tisztázni, hogy mit csinál egy számítógép (vagy még szűkebben a mikroprocesszor)? A válasz igazából nagyon egyszerű. Számol. Ezt persze a matematikainál kicsit tágabb értelemben kell kezelni. Tud összeadni, szorozni, stb., de e mellett képes számokat mozgatni memória cellák között, vagy éppen egy cella tartalmától függően dönteni, hogy milyen további műveleteket végezzen. A lényeg mindebből, hogy a számítógép olyan izé, amibe számok mennek be, és amiből számok jönnek ki. Ez mind szép és jó, de mikor nyomkodom a mobiltelefonomat (ami ugye maga is egy számítógép), nem találkozok számokkal. Húzgálom az ujjamat az érintőkijelzőn, aminek hatására valami történik. Hol vannak itt a számok? Valójában a világon minden számokká alakítható. Elég ha csak a fizikára gondolunk. A fizikusok pont ezt csinálják, számok segítségével írják le a világot. Persze egy okostelefon a fizikainál sokkal absztraktabb szinten látja a környezetét. Vegyük például az érintőkijelzőt. Ha megérintem a kijelzőt, az érintés helye leírható két koordinátával. Az, hogy hol érintettük meg, a telefon számára csupán két szám. A kijelző már egy picit bonyolultabb. Ha valaki nézegette már nagyon közelről a TV-jét, láthatta, hogy sok kis pontból áll össze a kép. Ezek a pontok rendre hármas csoportokba szerveződnek, ahol a csoport elemei piros, zöld, kék komponensek. Ebből a 3 komponensből minden szín kikeverhető. A komponensek fényereje határozza meg pontosan, mi lesz a szín. A fényerő megadható egy számmal, így 3 szám leír egy képpontot. Egy kép tehát háromszor annyi számmal leírható, ahány pontot tartalmaz. Ugyanígy leírható számmal a hang, így a mikrofon (és az azt kiegészítő elektronika) hangot alakít számokká, míg a hangszóró fordítva, számokat alakít hanggá. Láthatjuk tehát, hogy a világon minden számokká alakítható. Ilyen módon tehát minden számítógép (ide értve az emberi agyat is) felfogható egy olyan fekete doboznak, amibe számok mennek be, és amiből számok jönnek ki. Ezt a fekete dobozt fogjuk kicsit jobban kifejteni a továbbiakban.

A digitális technikában minden lefedhető 2 fajta fekete dobozzal. Az egyik a kombinációs hálózat, a másik a sorrendi hálózat. Itt rögtön érdemes tisztázni, hogy itt mit jelent a "hálózat". Eddig számítógépről, meg processzorról beszéltem. A hálózat ennél általánosabb fogalom. Dióhéjban annyi a lényeg, hogy míg a processzor egy általános célú végrehajtó egység, aminek megmondhatjuk, hogy mit csináljon (programozható), addig a hálózat valamilyen speciális céláramkör. Tehát a processzor is hálózat, de hálózat például egy sima összeadó áramkör is, vagy egy egyszerű számláló, ami semmi másra nem képes, csak számolni, hogy hányszor nyomtunk meg egy gombot. Ez utóbbiak egyszerű hálózatok, míg egy processzor ezekhez képest rendkívül bonyolult. A lényeg, hogy bármilyen digitális technikával felépített számokból számokká alakító fekete doboz besorolható a fenti két kategória közül az egyikbe. A kombinációs hálózat tulajdonképpen egy táblázat, ami megmondja, hogy adott bemenetre mi a kimenet. Olyan mint ha 2 oszlopban felírnánk bal oldalra, hogy mik mennek be, jobb oldalra pedig, hogy milyen esetben mi jön ki. A sorrendi hálózat annyiban bonyolultabb, hogy annak van "emlékezete" (belső állapota). Hogy ezt megértsük, képzeljünk el egy számláló áramkört. Egy bemenete van, amire egy gombot kötünk, míg a kimenete egy szám, ami ugye azt jelzi, hogy hányszor nyomtuk meg a gombot. A bemenet ugye csak 1 meg 0 lehet (benyomtuk/nem nyomtuk be a gombot), a kimenetnek viszont mindig növekednie kell. Hogy tudjuk erre felírni az előbb említett 2 oszlopos táblázatot? Sehogy. Be kell vezetnünk még egy oszlopot az állapotnak. Így már felírható a táblázat. Ha megnyomták a gombot, és 0-nál tartunk, akkor a kimenet 1, ha megnyomták a gombot, és 1-nél tartunk, a kimenet 2, és így tovább. Az állapot tehát itt az, hogy éppen hol tart a számolás. Persze az állapot lehet sokkal bonyolultabb is. Egy processzor állapotát például nagyon sok tényező írja le. A gyakorlatban nem is tudnánk hozzá leírni egy ilyen 3 oszlopos táblázatot, mert iszonyat hosszú, és bonyolult lenne, de elméletileg létezik hozzá ilyen. Sorrendi hálózattal minden digitális áramkör elkészíthető. Ha egyszer képesek leszünk emberi szintű mesterséges intelligenciát alkotni digitális alapon, akkor arra is ráhúzható lesz ez a séma. A sorrendi hálózat tehát az univerzális fekete doboz. A sorrendi hálózatok viszont visszavezethetőek a kombinációs hálózatokra. Egy sorrendi hálózatot kiválthatunk egy olyan kombinációs hálózattal, aminek 2 kimenete van. Az egyik simán a kimenet, a másik pedig az állapot amibe került. Ezt a kimenetet kell visszavezetni a bemenetre, ahol ugye így a bemenet a sima bemenet lesz, és a rendszer jelenlegi állapota. Ebbe a vissza hurokba be szoktak még rakni egy memóriát, ami megőrzi az állapotot. Tehát ha az előbbi számlálós példát nézzük, úgy fog kinézni a bemenet, hogy kezdetben ha megnyomjuk a gombot, bemegy az 1-es (nyomott gomb), és a 0 állapot. A kimenet az 1-es lesz (ennyiszer nyomták meg), és egy 1-es, ami a következő állapot. A következő körben bemegy az 1-es (nyomott gomb), és az 1-es állapot. A kimenet 2-es lesz (ennyiszer nyomták meg), és egy 2-es. Folytathatnánk a sort a végtelenségig. A sorrendi hálózat tehát visszavezethető egy olyan kombinációs hálózatra, aminek a kimenetének egy része vissza van csatolva a bemenetére. Ezzel az egyszerű architektúrával pedig minden digitális áramkör megvalósítható. A mobiltelefonunk processzora, a notebook digitális alkatrészei, vagy akár egyszer majd a minket is túlszárnyaló mesterséges intelligencia, mind mind visszavezethető a sorrendi hálózatokra, amik pedig kombinációs hálózatokra. Ez utóbbiak pedig valójában nem mások, mint végeláthatatlan hosszú táblázatok. De hogy épülnek fel ezek a gyakorlatban?

A számítógépek mind a bemenő, mind a kimenő számokat 1-esek és 0-lák formájában kezelik. Nagyon leegyszerűsítve az 1-est az reprezentálja, hogy ott van áram, 0 esetén pedig nincs. Egy ilyen 0/1-et bit-nek hívunk. Úgy lesznek ebből számok, hogy fogunk belőle egy csomagot (mondjuk 8 db-ot, amit byte-nak neveztek el), és minden kombinációhoz hozzárendelünk egy értéket. 8 bit (1 byte) esetén 256 db (0-255-ig a számok) értéket tudunk hozzárendelni egy csomaghoz. Több csomagot összerakva sokkal nagyobb az értékkészlet, tehát sokkal nagyobb számokat, vagy akár tört számokat is ábrázolhatunk. Nem akarok nagyon mélyen belemenni, akit érdekel, utánaolvashat a Wikipedia-n (https://hu.wikipedia.org/wiki/Kettes_sz%C3%A1mrendszer). A lényeg, hogy kicsit finomodott a fekete dobozunk. Itt tartunk most: 1-esek és 0-lák mennek be az egyik oldalon és jönnek ki a másikon, belül pedig egy sorrendi hálózat dolgozik, ami egy visszacsatolt kombinációs hálózat. Ez utóbbi pedig nem más, mint egy táblázat, ami megmondja, hogy ha bemegy valami az egyik oldalon, minek kell kijönnie a másikon.

Most jutottunk el oda, hogy beszélhetünk a kombinációs hálózatról. Eddig erre egy táblázatként hivatkoztam, hogy tudjuk hová tenni fejben, de azért nem ennyire egyszerű a dolog. Az a baj, hogy már egy egyszerű digitális áramkörnél is olyan nagy lenne ez a táblázat, hogy nem bírnánk felírni. Vegyünk csak egy olyan áramkört, ami 16 bites számokat tud összeadni. Egy ilyenhez 73014444032 sorra lenne szükség. Egy ilyen áramkör hihetetlenül primitív egy processzorhoz képest. Még csak megtippelni sem tudnám, hogy mekkora szám jönne ki egy processzor esetén. Digitális áramköröket tehát nem így építünk. E helyett építünk egy primitív modult, és abból rakunk össze nagyobbakat. Építünk például egy 1 bites összeadót, aztán sorba rakunk belőle 16-ot. A legalsó szinten persze ugyanúgy táblázatok maradnak, de már kezelhetőek. Egy egy bites összeadó például 4 sor. Van neki 2 bemenete (ez a 2 bit, amit összeadunk), 1 kimenete, és egy átvitel, ami a következő összeadóba megy. Ugyanezt csináljuk mi is, mikor papíron összeadunk. Összeadjuk az utolsó 2 számjegyet. Általában már a fejünkben van minden számjegy kombináció összege, nem szoktuk az ujjunkon számolni. Leírjuk a számjegyet (kimenet), ha pedig a szám 10-nél nagyobb, akkor leírjuk a 2. számjegyet (kimenet), és a következő művelethez megjegyezzük, hogy 1-et hozzá kell adni (átvitel). Az összeadó tehát azért 4 sor, mert a 2 bemenetnek 4 kombinációja lehet. Minden bemenethez tartozik egy kimenet és egy átvitel. Ezeket tetszőleges hosszan egymás után tudjuk pakolni, ahogyan papíron is össze tudunk adni tetszőlegesen nagy 2 számot. Ehhez hasonlóan épül fel a digitális rendszerekben minden modul. A processzort egymással összekötött modulok alkotják, azokat kisebb modulok, azokat még kisebb modulok, azokat még kisebbek, azokat még kisebbek, stb. és a végén a legkisebb modulok már nem tovább oszthatóak. Ezeket hívjuk logikai kapuknak.

A logikai kapu az elemi digitális művelet megfelelője, és elég mindössze 3 fajta logikai kapu (valójában 1 is elég, de erről majd később) ahhoz, hogy bármilyen kombinációs hálózatot felépítsünk. Ez a 3 logikai művelet a NEM, az ÉS és a VAGY. A NEM a bemenete ellentétét adja. Tehát 0 esetén 1-et, 1 esetén 0-t. Az ÉS kimenete akkor lesz 1, ha minden bemenete 1, különben 0 (ha A ÉS B 1, akkor 1, különben 0). A VAGY kimenete pedig akkor 1, ha bármelyik bemenete 1 (ha A VAGY B 1, akkor 1, különben 0). De hogy lehet ebből kis kombinációs hálózatokat, kis modulokat építeni, amikből végül összeáll egy processzor? Ez igazából nem túl bonyolult. Vegyük az előbbi 1 bites összeadót, aminek van 2 bemenete, és 2 kimenete. Válasszuk külön a kimeneteket. Így kettő pici hálózatra van szükségünk, ami a 2 bemenet alapján kiszámolja az 1 kimenetet. Írjuk fel ezekre a 2 kis 4 soros táblázatot. Nézzük meg, hogy hol lesz a kimenet 1-es. A továbbiakban csak ezekkel a sorokkal foglalkozunk. Minden sorhoz készítsünk egy kis hálózatot, ami egy ÉS kapuból áll, és a bemenetén ahol 0 van, oda rakjunk egy NEM kaput. Tehát ha a sorban mondjuk 01 van, akkor (NEM A) ÉS B lesz a hozzá tartozó kifejezés. Az ÉS művelet miatt ez akkor, és csakis akkor lesz 1, ha a 01 kombináció meg be. Minden más esetben 0. Ha megcsináltuk minden olyan bemenetre ezt a kis hálózatot, ahol a kimenet 1, akkor kössük össze őket egy VAGY kapuval. Ennek ugye az lesz az eredménye, hogy ha bármelyik ÉS hálózat 1-es eredményt ad, a végén 1 fog kijönni, különben 0. És voila, megvan amit akartunk. A hálózatunk csak azokra a bemenetekre ad 1-est, amikhez a táblázatban 1-es tartozik, minden más esetben 0-t, tehát pont a táblázatnak megfelelően működik. Ezt a leírást egyébként diszjunktív normálformának nevezik, mert ÉS műveletek (konjunkciók) vannak VAGY művelettel (diszjunkció) összekötve. Ezeket aztán lehet optimalizálgatni, mindenféle trükköt alkalmazni a jobbá tételükre, de ne bonyolítsuk. Annyi a lényeg, hogy ebből a 3 műveletből bármilyen kombinációs hálózat, bármilyen 2 oszlopos binárisból binárisra képző táblázat megvalósítható. Van azonban még egy ezeknél is egyedibb művelet, a NEMÉS. Ez egy ÉS művelet annyi csavarral, hogy ennek 0 a kimenete, ha minden bemenete 1, különben 1-es. Tehát pont az ÉS művelet fordítottja. Ebből minden művelet összerakható. NEM A = A NEMÉS A. A ÉS B = NEM (A NEMÉS B). A VAGY B = (NEM A) NEMÉS (NEM B). Ezen szabályok miatt egész egyszerűen összerakható a fenti diszjunktív normálformának megfelelő hálózat, hisz a VAGY művelethez pont az ÉS műveletek ellentéte kell, amit a NEMÉS előállít. Tehát ha NEMÉS-eket kötünk össze NEMÉS-el, az pont olyan mint ÉS-eket VAGY-al összekötni. Nem baj, ha kicsit homályos a dolog, annyit kell ebből megértenünk, hogy ilyen NEMÉS kapukból minden kombinációs hálózat, így minden digitális áramkör összerakható. Ezzel egész szépen letisztult a fekete dobozunk: a bemenetek és kimenetek 0-lák és 1-esek. Belül egy sorrendi hálózat dolgozik, ami egy visszacsatolt kombinációs hálózat. A hálózat összekapcsolt modulokból áll, amik összekapcsolt modulokból állnak, amik további modulokból, stb. végül a legalsó szinten összekapcsolt logikai kapuk végzik a műveleteket. Ebből is igazából elég 1 fajta, a NEMÉS (angolul NAND). Ilyen NAND kapuk megfelelően összekötött hálózatából tetszőleges bonyolult digitális áramkör összerakható. Itt egy pillanat erejéig felhívnám a figyelmet az emberi aggyal való hasonlóságra, ahol ugyancsak primitív egységek (neuronok) bonyolult hálózata működik. Csakhogy egy neuron jóval bonyolultabb mint egy NAND kapu és maga a kapcsolatrendszer is sokkal komplexebb. Látva, hogy primitív NAND kapukból milyen komplex rendszerek összerakhatóak, nem is tűnik annyira hihetetlennek, hogy az emberi agy sem több neuronok kusza hálózatánál, és hogy ez a hálózat mindenféle misztikus lélek nélkül létrehozhatja az emberi tudatot. De térjünk vissza a logikai kapukhoz. Miből épülnek fel ezek? Van még lejjebb valami?

A digitális áramkörök legalapvetőbb alkotóeleme a tranzisztor. Ez az a legkisebb építő elem, amiből aztán a kapuk felépülnek. A tranzisztor tulajdonképpen egy kapcsoló, amit árammal lehet kapcsolni. Két fajtája van. Az egyik bekapcsol áram hatására, a másik pedig ki. Ebből aztán könnyen kapukat építhetünk. A NEM kapu ugye simán a második fajta kapcsoló, ami áram hatására kikapcsol. A kapcsolót áramra kötjük, majd ha a bemenetén 1-es jön, kikapcsol, így a kimenetén nem lesz áram (0), ha 0 jön, bekapcsol, és áram lesz a kimenetén (1). Az ÉS kapu sorba kötött, áramra bekapcsoló kapcsolók összessége. Egy ilyenen ugye csak akkor tud áthaladni az áram, ha minden kapcsoló zárva (minden bemenet 1-es), ha csak egy bemenet is 0, a kimeneten nem lesz áram (0 lesz a kimenet). A VAGY kapu ehhez hasonló, csak ott párhuzamosan vannak kötve a kapcsolók, így ott elég ha egy kapcsoló zárva van. A fentiekből persze összerakható a NEMÉS kapu is (egy NEM-ből és egy ÉS-ből), így VAGY kapura nincs is szükség. A tényleges megvalósítás kicsit bonyolultabb (pl. párban dolgoznak a tranzisztorok, hogy gyorsabb legyen a működés), de az elv ennyire egyszerű. Egymással összekötött piciny kapcsolók (tranzisztorok) sokasága építi fel a világ összes digitális áramkörét.

Ezzel végére is értünk a kis digitális technika kurzusunknak. Nagyon nehéz egy ilyen rövid bejegyzésben olyan terjedelmes témát tárgyalni, mint a digitális technika, de remélem ennek ellenére sikerült elérni a célomat. Megmutatni, hogy ez az egész nem is annyira bonyolult, és rávilágítani arra, hogy végtelenül egyszerű dolgokból (ez esetben kapcsolókból) hihetetlenül bonyolult dolgok (szuperszámítógépek, és talán egyszer emberi szintet meghaladó mesterséges intelligencia) jöhetnek létre.

Vajon mennyire bonyolult az emberi agy?!

Agyunk a legbonyolultabb szervünk, ami minket embereket messze az állatvilág fölé emel. Hihetetlen dolgokra vagyunk képesek általa, elég ha csak a legutóbbi pár száz év fejlődését nézzük. De vajon mennyire bonyolult valójában? Elképzelhető, hogy nagyon egyszerű működésű idegsejtek összessége olyan csodálatos dolgot hozzon létre, mint az emberi elme? És végül, elképzelhető hogy valaha mi is alkothatunk valami hasonlót, egy emberi szintű MI-t?

Írnék pár sort az élet keletkezéséről, mert bizonyos szempontból nagyon hasonló ez a két téma. A kreacionisták fő érve az evolúcióval szemben, hogy egy ennyire komplex dolog, mint az élet nem jöhetett létre véletlenül. Ez az érvelés nagyon hasonló ahhoz, amivel az emberi szintű MI ellenzői érvelnek, vagyis hogy olyan csodás dolog, mint az emberi eleme nem jöhet létre egyszerű neuronok hálózatából. Mindkét érvelés arra épít, hogy "elképzelhetetlen", hogy így legyen. De vajon jogosak ezek az érvelések? Tegyük fel, hogy a földi élet kialakulásának esélye 1 az 1 milliárdhoz. Ennyi az esélye annak, hogy önreprodukáló molekulák álljanak össze, amiből sejtek, majd többsejtű organizmusok, növények, állatok, majd végül emberek alakuljanak ki. Egy ilyen kis esélyre azt mondhatnánk, hogy gyakorlatilag nulla. Egy tízmilliomod százalék esély tényleg elég pici. Csakhogy az Univerzumban létezhet akár 10 milliárd élet kialakulására alkalmas bolygó is. Ha innen nézzük a dolgot, akkor nem hogy nem kicsi ez az esély, hanem szinte biztos, hogy pár helyen kialakul az élet. Olyan ez, mint ha 6 oldalú kockával 60x dobhatnánk. Ennyi dobásból kicsi az esély rá, hogy nem dobunk egyetlen 6-ost sem, sőt majdnem biztos, hogy több 6-ost is dobunk majd. A számokat persze csak hasra mondtam. Nem tudom, pontosan mennyi a matematikai esélye az élet kialakulásának, és ez hogy aránylik az Univerzum méretéhez (szerintem más sem). Arra próbáltam csupán rámutatni, hogy mennyire nem tudjuk kezelni ezeket a hatalmas mennyiségeket. Az agyunk és a képzelő erőnk ilyen szempontból nagyon korlátozott. Olyan dolgokat vagyunk képesek elképzelni, amiről van valamiféle tapasztalatunk. Pár ezer kilométer, pár tíz év, ez az a közeg, amiben mindennapjaink során mozgunk. Ezzel szemben több milliárd (1 000 000 000) év időtartam, vagy pár fényév (9 460 500 000 000 000 km) távolság már kezelhetetlenül nagy számok. Arra szerettem volna csak rámutatni, hogy ilyen mennyiségek esetén jobb ha kicsit félretesszük az intuíciónkat, az ösztönös megérzéseinket, hiszen szinte biztos, hogy ezek be fognak csapni. Szerencsére az ember képes az absztrakt gondolkodásra. Képes arra, hogy a számára nem kezelhető dolgokból kis csomagokat készítsen, és felcímkézze azokat, hogy így kezelhetővé váljanak. Ezekből a kis csomagokból pedig aztán értelmes következtetéseket vonhatunk le. Például olyanokat, hogy az Univerzum méretét figyelembe véve jó esély van rá, hogy az élet kialakulása valóban a véletlen műve legyen.

Ez után a hosszúra nyúlt bevezető után térjünk rá az agyra. Becslések szerint az agyat kb. 100 milliárd (100 000 000 000) db idegsejt alkotja. Ez azt jelenti, hogy ha egyetlen idegsejtet fél mm-re nagyítanánk (kb. a köröm alatti piszok), és egymás mellé raknánk őket, az az egyenlítő mentén körbeérné a Földet. És ez még csak az idegsejtek száma. Ezek a sejtek keresztül kasul kapcsolódnak egymáshoz, így a szoftver, a tulajdonképpeni tudás ezekben tárolódik. A szinapszisok száma becslések szerint 100 billió (100 000 000 000 000). Ez iszonytatóan nagy szám. Valahol azt olvastam, hogy ha ezeket a szinapszisokat egymás mellé helyeznénk, az így "kihajtogatott" agy elérne a Holdig. Ezek hihetetlenül nagy számok. De vajon a nagy mennyiség önmagában elég lehet ahhoz, hogy egyszerű komponensekből valami olyan bonyolult dolog jöjjön létre, mint az emberi tudat? Valójában rengeteg példát láthatunk arra, hogy valami nagyon egyszerű dologból valami nagyon komplex jön létre. Nem is kell nagyon eltávolodnunk a biológiától. Ott van például a DNS, ami teljes testünk kódját tartalmazza. A DNS-nek csupán 4 alkotóeleme van: Adenin, Timin, Guanin, Citozin. Ennyi. Ezzel a 4 elemmel a Föld minden élőlénye lekódolható a legapróbb egysejtűtől a növényeken és az állatokon át egészen minden emberig. Persze aki járatos a számítástechnikában, az nem rökönyödik meg ezen, hiszen ott csupán két számmal, 0-val és 1-essel kódolnak mindent. Minden programkód, minden adat, az Internet összessége és az azon tárolt minden tudás, mind mind leírható 1-esek és 0-k összességével. Ugyancsak a számítástechnikában létezik egy alapvető művelet, a NAND. Ebből a műveletből minden logikai áramkör (ide értve bármilyen mikroprocesszort) felépíthető. Bármilyen algoritmus, bármilyen program működés visszavezethető erre az egy műveletre. Annyira egyszerű, hogy akár le is írhatom ide: 00->1, 01->1, 10->1, 11->0. Ennyi. Ebből fel lehet építeni bármilyen digitális számítógépet és bármely azon futtatható algoritmust. Számtalan példát találhatunk tehát akár közvetlen környezetünkben is, mikor valami nagyon egyszerű alapműködésből valami nagyon komplex jöhet létre. Ennek fényében tehát az emberi agy a maga iszonytatóan sok idegsejtjével és az azokat összekötő nagyságrendekkel több szinapszisával valóban képesnek tűnik az emberi elme létrehozására úgy, hogy egyetlen idegsejt működése eközben lehet rendkívül egyszerű is. Nem szabad lebecsülnünk a mennyiség erejét.

No de hogy lesz ebből intuíció? Hogy lesznek ebből művészetek és megannyi csodás dolog, amire az ember képes? Erről nem tudok semmi biztosat, de elmesélem én hogyan képzelem. Szerintem minden ember agya egy kis külön világ. Ne úgy gondoljunk rá, mint egyszerű tárolóra, hisz messze több ennél. Úgy gondolom, hogy ha valamilyen hatás ér minket, ha meglátunk, meghallunk valamit, az nem csak rögzül, hanem onnantól külön életet kezd élni. Ezek a dolgok folyamatosan cikáznak a fejünkben, miközben új gondolatok keletkeznek. Azt sem tartom kizártnak, hogy ezek a gondolatok, idegi mintázatok egymással keveredve, egymással versenyezve alkotnak új gondolatokat, miáltal egyfajta gondolat evolúció is működhet az agyunkban. Az egész agyunk szüntelenül "forr" és mi ebből nem érzékelünk semmit. A tudatos rész mindebből csak a felszín. Ha észlelünk valamit, az olyan mint ha követ dobnánk egy tó vízébe, áramlatokat kelt, ami ezzel a folytonos zizegéssel keveredve valami mintázatot rajzol a víz színére, ezek a gondolataink amik alapján cselekszünk. Úgy képzelem tehát, hogy bennünk folyamatosan működik egyfajta belső világ ami a külső világ érzékelő rendszerünkön keresztül képzett lenyomata. Úgy gondolom, hogy ez az amit megtapasztalhatunk akkor, mikor álmodunk. Az álom tisztán a belső világ terméke, az ami a cikázó gondolatokból a felszínen megjelenik. Ha alszunk, kizárjuk a külvilágot és belemerülhetünk ebbe. Úgy gondolom, hogy ez a folyamat éber állapotban sem marad abba csak nagyon erősen befolyásolják a külső ingerek, amik elnyomják a belső mozgolódást. Szerintem tehát az ébrenlét is nagyon hasonló az álomhoz, csak ezt erőteljesen alakítja a külvilág és amit érzékelünk. Amiben élünk, az nem a külvilág, hanem annak bennünk leképzett képe. Ebben a pezsgésben már szerintem nem olyan nehéz meglátni az intuíciót, a művészeteket, a hatalmas tudományos áttöréseket. Ezek mind mind annak az evolúciónak a termékei, ami az agyunkban megállás nélkül folyik. A nagy zeneszerzők fejében sok régi dallam keveredik és verseng egymással, létrejön sok disszonáns dallam, ami hamar el is hal, amiből a művész semmit nem érzékel, csupán a végeredményt ami feljut a tudatos szintig. Isteni sugallatnak hiszi a zenét, ami egyszer csak úgy beugrik, pedig az agya a háttérben komoly munkát végzett, hogy a valóságból összegyűjtött kis gondolatmorzsákból újabbakat fabrikáljon, amikből végül valamikor kibukik egy tökéletes dallam. Az agysejtek szüntelen összjátéka ilyen mennyiségek mellett összehozhat olyan csodát, mit az emberi tudat. Én ezt a teóriát elfogadhatónak tartom.

Így már csak egy dolog maradt, hogy vajon egyszer majd építhetünk-e emberi szintű mesterséges intelligenciát? A fentiek alapján én úgy gondolom, hogy elfogadható modellje az emberi agynak az, hogy egyszerű működésű neuronok kusza hálózatából áll és komplexitását a neuronok és a köztük lévő kapcsolatok nagy száma adja. Elfogadhatónak tartom, hogy egy ilyen rendszerből ki tud pattanni minden csoda, amit az ember valaha is létrehozott. Ebből a szempontból tehát az emberi agy nem bonyolult. Nem bonyolultabb mint a jelenleg is használt mély neurális hálók. Ez azonban nem jelenti azt, hogy könnyű lenne emberi szintű mesterséges intelligenciát létrehozni. A jelenleg használt neurális hálózatok mindig üresen (pontosabban általában véletlenszerűen inicializált súlyokkal) indulnak. Ezt az üres hálót aztán addig tanítják (optimalizálgatják a súlyokat), amíg nem csinálja azt, amit elvárunk tőle. Ezzel szemben az élőlények agya egyáltalán nem "üres", hanem az evolúció által évmilliárdok alatt finomra csiszolt szerkezettel rendelkezik. Az absztrakt gondolkodás, a beszéd, az érzelmek, és még megannyi dolog csírája ott van már a megszületett gyermek agyában, és a teljes működésnek csak egy része az amit élete során tanul és rögzít a szinapszisokban. Nem hiszem, hogy ezt az évmilliárdok alatt készült mesterművet képesek lennénk csak úgy újra feltalálni. Egy választásunk maradt, hogy lemásoljuk az agy szerkezetét. Úgy gondolom tehát, hogy mindaddig nem lesz emberi szintű mesterséges intelligenciánk, amíg nem vagyunk képesek az emberi agy feltöltésére, ezt követően pedig mi magunk leszünk a mesterséges intelligencia, úgy ahogyan Kurzweil és még sokan mások jósolják.

Összefoglalva tehát, az én véleményem szerint az agy egyfelől egyszerű (egyszerű komponensek és egyszerű szabályok alkotják), másfelől bonyolult (rendelkezik egy évmilliárdok alatt kialakult alap szerkezettel). Úgy gondolom, hogy az emberi szintű MI megalkotásának nehézségét nem az fogja adni amit sokan gondolnak, hogy olyan számítógépet alkossunk ami képes az emberi értelem futtatására. Még azt is elképzelhetőnek tartom, hogy a jelen kor legerősebb szuperszámítógépei már képesek lennének az emberi elme szimulálására, de ha mégsem, ez akkor is csak számítási kapacitás kérdése. Sokkal nagyobb kihívásnak gondolom azt, hogy az agyat hogyan tudjuk majd teljesen feltérképezni és milyen módon tudjuk majd leképezni ebbe a szuperszámítógépbe. Részben tehát igaza van a mesterséges intelligencia azon szakértőinek, akik szerint az emberi szintű MI fényévekre van a jelenleg használt mély neurális hálóktól. De nem azért, mert a neurális hálóknak még sokat kell fejlődnie, hanem azért, mert valami teljesen másra (az agy térképére) lesz majd szükségünk. Ezen a téren viszont történhet áttörés, ami akár belátható távolságra (pár 10 év) hozhatja az emberi szintű MI megalkotását, úgy ahogyan Kurzweil is megjósolta. Hogy mi lehet ez az áttörés, azt nehéz megmondani. Lehet, hogy az agyat a halál pillanatában lefagyasztva és nagyon vékony szeletekre vágva képesek leszünk hatékonyan letapogatni és feltérképezni. Az is lehet, hogy a nanotechnológia, a nanorobotok lesznek a segítségünkre, vagy valami non invazív, MRI szerű technológia, esetleg az ember-gép interfészek megjelenésével és az agy bizonyos részeinek kiváltásával végül évtizedek alatt folyamatosan cseréljük majd gépekre a teljes agyunkat. Nehéz megmondani mi lehet a megoldás, de majdnem biztos vagyok benne, hogy a jelenlegi deep learning forradalmat követni fogja egy új forradalom, aminek középpontjában az emberi agy feltérképezése fog állni. E nélkül nehezen tudom elképzelni az emberi szintű MI megalkotását.

Milyen lehet egy intergalaktikus idegen faj?

Az embernek az intergalaktikus szó hallatán talán a Star Trek csillaghajó legénysége, esetleg a kis szürke, nagy szemű emberkék által vezetett UFO-k jutnak az eszébe. De vajon a valóságban hogyan nézne ki egy csillagközi utazásra képes idegen faj? Ebben a bejegyzésben megpróbálom felvázolni, hogy milyen az általam legvalószínűbbnek tartott scenario. Ehhez megpróbálok abból kiindulni, amit jelenleg tudunk a világról. Einstein óta úgy tudjuk, hogy a világban a fény sebessége abszolút határsebesség amit semmilyen módon nem léphetünk túl (ez persze nem tudhatjuk teljesen biztosan, de egyelőre úgy tűnik, hogy így van). Ez elég rossz hír az idegenekkel való találkozás szempontjából, hisz a nagy távolság így áthághatatlan falakat állíthat közénk. Ha elfogadjuk, hogy az élet véletlen alakult ki az evolúció által, akkor az univerzum méreteit figyelembe véve jó eséllyel számtalan helyen kialakulhatott értelmes élet. Annak viszont igen kicsi a valószínűsége, hogy ez csillagközi léptékkel mérve a közelben történt. A közel itt pár száz fényévet jelent. Ez ugye azt jelenti, hogy a létező legnagyobb sebességgel, a fény sebességével is évezredekig tarthat míg ideérnek. Ahhoz, hogy mostanában találkozzunk egy ilyen idegen faj képviselőivel, azoknak több ezer éve már olyan fejlettségi szinten kellett lennie, hogy csillagközi űrhajót indítsanak, ráadásul pont jó irányba kellett elindulniuk, hiszen mi egy több ezer fényév sugarú gömbfelület egyik ici-pici pontja vagyunk. Egy ilyen gömbfelület hihetetlenül nagy, elenyésző az esélye, hogy pont eltrafálják a bolygónkat. E mellett hatalmas elkötelezettség nekiindulni egy ekkora útnak. Továbbá ha térben még el is találnak minket, időben megint csak kétséges a dolog. Ha nálunk sokkal korábban alakultak ki, és indultak meg, még nem találnak itt minket, ha később, akkor pedig talán már nem találnak itt, mert már kipusztítottuk magunkat. Fura mód tehát az univerzum nagy mérete miatt egyaránt igaz, hogy jó eséllyel léteznek rajtunk kívül is értelmes lények, de nagy valószínűséggel soha nem fogunk tudni róluk. Ez utóbbiból viszont nyilván hibás lenne azt a következtetést levonni, hogy nem is léteznek. (Erről itt írtam bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/250)

Persze a találkozás nem teljesen kizárható, illetve más intelligens fajokkal való találkozás nélkül is érdemes lehet meghódítani más csillagrendszereket és galaxisokat. De mi kell ahhoz, hogy ilyen távolságokat megtehessünk? A Wikipedia-n van egy jó bejegyzés a csillagközi utazásról (https://hu.wikipedia.org/wiki/Csillagk%C3%B6zi_rep%C3%BCl%C3%A9s) ahol végigveszik a lehetőségeket. Elsőre a térhajtómű és a féregjáratok használata tűnik a legígéretesebbnek, mivel fénynél gyorsabb utazással kecsegtet, de rossz hír, hogy ezek egyelőre csak fikciók, játék Einstein képleteivel. Valójában semmi nem utal arra, hogy ezek a dolgok léteznek vagy valaha is megvalósíthatóak lesznek, így ha a tudomány jelen állása szerint próbáljuk megválasztani a legmegfelelőbb módszert, ez az utazási forma kiesik. A nukleáris és fúziós hajtás segítségével nem érhetünk el elegendő sebességet, ráadásul rengeteg üzemanyagot kellene magunkkal vinni, ami megint csak probléma. Ha az üzemanyagot útközben szedjük össze, akkor is kétséges, hogy találunk-e elegendő mennyiséget a csillagközi térben. Az antianyag meghajtással az a baj, hogy antianyagot nem nagyon találni az univerzumban (hála istennek), így csak előállítani lehetne, amihez hihetetlen mennyiségű energiára lenne szükség. Ráadásul ezt is magunkkal kell vinni. Van itt még Hawking sugárzással hajtott hajó, amihez egy fekete lyukat (ami egy összeomlott csillag) kellene az űrhajó motorjába csomagolni, ami megint csak nem egy egyszerű dolog. A csillagközi utazásra tehát jelen tudásunk szerint a napvitorla lehet a legalkalmasabb. Ez egy hatalmas tükröződő felület, amit az indulási pontból nagy erejű lézerekkel megvilágítva gyorsítanak fel. A fény ugyanúgy nyomást fejt ki a felületre mint más részecske sugár, így ezzel meghajthatunk egy űrhajót. A meghajtás előnye, hogy nem kell magunkkal vinni üzemanyagot, és elméletileg tetszőlegesen megközelíthető vele a fény sebessége. Egy nagy kérdés van csak, a tömeg. Minél nagyobb a tömeg, annál több energia kell a felgyorsításához, egy csillaghajónak pedig elég nagy a tömege. Ott van ugye a legénység, a létfenntartó rendszerek, a tápanyag ellátás, stb. Egy ilyen hosszú útra fel kell építeni a hajón egy komplett önfenntartó, földihez hasonló ökoszisztémát. Ez hatalmas űrhajót jelent, aminek a gyorsítása rengeteg energia. A probléma forrása, hogy az emberi test a földi életre lett kitalálva nem pedig űrutazásra. Sok helyet foglal, nagy a tömege, és rengeteg igénye van (megfelelő hőmérséklet, tápanyag, stb.). Ideálisabb megoldás lenne, ha magunk helyett egy gépet küldenénk a csillagközi utazásra. Mivel kommunikálni nem nagyon tudunk vele ilyen távon (megint az a fránya fénysebesség), ezért valami intelligens gépet. A legjobb megoldás az lenne, ha egy olyan gépet küldhetnénk, ami képes emberek tudatát futtatni. Ez nem mond ellent semmilyen fizikai törvénynek, a tudomány mai állása szerint megvalósítható. Egy csillagközi utazásra készülő idegen faj jó eséllyel képes olyan számítógépet készíteni, ami szimulálja a lények agyát, sőt, ha hihetünk Ray Kurzweil-nek, akkor belátható időn belül mi emberek is képesek lehetünk erre. Egy ilyen számítógép ideális esetben nagyon kis méretű és tömegű lehet, olyan, mint Charles Stross Accelerandojának (http://www.adastrakiado.hu/charles-stross-accelerando-e-konyv.html) bolhacirkusz nevű csillaghajója, ami egy napvitorlából és egy kólás doboz méretű számítógépből áll, ami egyszerre szimulálja a legénységet és a virtuális környezetet ahol a mindennapjaik telnek. Definíció kérdése, hogy egy ilyen hajót szuper fejlett űrszondának nevezünk, vagy legénységet szállító mini csillaghajónak. Véleményem szerint ez utóbbi megfelelőbb, de ez valójában részletkérdés. Egy a világ másik végén élő idegen faj valószínűleg hasonló problémákkal küzd, így az én idegenjeim nem Klingonok, vagy kis szürke emberek, hanem napvitorlával közlekedő konzervdobozok. (itt írtam erről kicsit bővebben: http://lf.estontorise.hu/archives/468)

Megvan tehát az ideális csillaghajó, de kérdéses, hogy mit tud kezdeni egy konzervdoboz ha elérte a célját. Valószínűleg megfigyeléseket akar végezni, vagy még inkább kolonizálni akarja a távoli, idegen égitestet, ami jelen esetben a bolygó konzervdobozokkal való benépesítését jelenti, hisz egy ilyen, virtuális létre képes faj miért akarna visszatérni az ódivatú fizikai testéhez. Mivel a tömeg elég kritikus tényező, nem dolgozhatunk hozott anyagból, a bolygó anyagát kell hasznosítanunk. A jelen kor válasza a problémára talán a 3D nyomtatás lenne, de ugye nem vihetünk magunkkal egy böszme nagy 3D nyomtatót, hogy újabb konzervdobozokat nyomtassunk, így ideálisabb megoldásnak tűnik az alulról felfelé építkezés. A konzervdobozokban tehát nanobotokat lenne célszerű a bolygóra vinni, amik a bolygó anyagát felhasználva előbb elszaporodhatnak, majd további konzervdobozokat építhetnek fel, illetve minden további szükséges eszközt. Eleve magát az űrhajót (a konzervdobozt) is célszerű lenne ilyen nanobotokból felépíteni, így az űrhajó anyaga maga esne szét, és építené fel a kolóniát. Olyan lenne, mint sok kis sejt ami egymással kapcsolatot tartva egyfajta szuperagyként működik, de e mellett a sejtek korlátozott mozgásra, szaporodásra, és a környezet átalakítására is képesek. Egy ilyen idegen faj tehát egyfajta nanofelhőként létezik, pontosabban az egyes egyedek a nanofelhőn "futó szoftver" részei. (itt írtam kicsit még a nanobotok alkotta "por"-ról: http://gp.estontorise.hu/archives/134879)

Úgy képzelem tehát, hogy egy ilyen fejlett, csillagközi idegen faj jó eséllyel nanorobotok segítségével hódítaná meg tágabb környezetét. Napvitorlás hajókkal indulna neki az ismeretlennek, hogy a fényét megközelítő sebességgel érjen el új helyekre. Úgy képzelem, hogy a célja egyfajta galaxisokon átívelő, internet szerű hálózat építése lenne, egyfajta szuperagy, ami egyre csak terjed, és aminek a csomópontjai kolonizált bolygók és űrben lebegő köztes node-ok. Az így létrejött hálózatban futna a szimulált világ, amiben ezek a testüket levedlett, virtuális lények élnek, akik a meghódított területen belül puszta információként fénysebességgel utazhatnak. Az ő számukra bármely két csomópont között egy pillanatig tart csak az utazás, mintha csak teleportálnának. Persze a fény sebességének korlátját ők sem léphetik át, így ha mondjuk 80 fényév távolságba utaznak, az számukra csak egy szemvillanás, mégis a kinti világban 80 év telik el. Egy ilyen kis átruccanás a szomszédba ugyan csak egy pillanat, mégis, mikor visszaérnek a kiindulási pontra, már 160 év eltelt. Persze egy öregedéstől és mindenféle zavaró fizikai törvényektől mentes szimulált világban teljesen más lehet az idő fogalma. Bármilyen eleven is legyen a fantáziánk, képtelenek vagyunk elképzelni egy ilyen világot, megérteni egy ilyen lény gondolkodását és a világhoz való viszonyát. Ez már a technológiai szingularitáson túli létforma.

Vajon milyen lehet találkozni egy ilyen csillagközi idegen faj tagjaival? Ahogy a bejegyzés elején írtam, erre szerintem kicsi az esély. Sokkal nagyobb esélyt látok arra, hogy mi válunk majd ilyenné idővel. Ennek ellenére azért játszunk el kisit a gondolattal. A legpozitívabb scenario, hogy a fajunkat érdemesnek találják rá, és felemelik maguk közé, ezzel sok száz évnyi fejődést megspórolva nekünk, a mi fogalmaink szerint kvázi istenekké téve minket az ő szimulált világukban. A kevésbé drasztikus, de még mindig pozitív forgatókönyv (talán ez a legvalószínűbb), hogy tojnak a fejünkre. Mint fejlődésben lévő idegen faj, hagynak élni, és messze elkerülik ezt a naprendszert. A legrosszabb eset, hogy megőrzésre alkalmatlan primitív létformaként bedarálnak minket, hogy szuperszámítógéppé alakítsák a bolygónkat. Az ő szemükben talán a mi létünk puszta anyagpazarlás. A Föld anyagának sokkal-sokkal jobb felhasználása ha világok és lények ezreit szimulálja. Elon Musk szavaival élve spam-ként tekintenének ránk és elpusztítanának minket. Az idegenekkel való csata valószínűleg nem lenne túl hosszú és nélkülözne minden hollywoodi elemet. Nem lenne lövöldözés, nem jönnének UFO-k, csak egy (vagy pár) kis meteor. Jó eséllyel észre sem vennénk őket. A nanorobotok rövid úton ellepnék a Földet. Ott lennének mindenhol, ide értve a mi szervezetünket is, hisz belélegeznénk, meginnánk, megennénk őket, úgy, hogy halvány lila fogalmunk nem lenne róla, hogy megtámadtak. Aztán mikor úgy döntenek, hogy eljött az idő, egy pillanat alatt egyszerre pusztulna ki az emberiség, hogy átadja a helyét a nagy ezüstös trutyinak. Jó eséllyel észre sem vennénk, hogy megtámadtak, majd le is igáztak minket. Nem lenne fájdalmas halál, és esélyünk sem lenne a harcra. Az is lehet, hogy puszta antikvitások iránti hódolatból tovább szimulálnának minket. Tovább futtatnák az agyunkat, és megteremtenék számunkra a Föld virtuális mását, csupán azért, hogy amolyan rezervátumot építve nekünk megőrizzék a fajunkat. Mindebből semmit nem vennénk észre. Az sem kizárható, hogy mindezen már túl vagyunk és jelenleg is ebben a virtuális rezervátumban töltjük a napjainkat.

Talán soha nem fogunk idegen lényekkel találkozni (ami az utolsó mondatok fényében talán a lehető legjobb dolog, ami velünk történhet), de ha mégis, én valahogy így képzelem őket. Persze az is lehet, hogy ez nem is egy idegen faj leírása, sokkal inkább a mi távoli jövőnk ...

A relativtáselmélet alapfogalmai, a hullámfüggvény és a megfigyelés a kvantummechanikában

A fizikusok által használt fogalmak gyakorta teljesen más jelentéssel bírnak, mint a klasszikus értelmezés. Például a relativitáselmélet tér és idő fogalma kicsit más mint ami a hétköznapi ember fejében van ezekről. A relativitáselméletben az idő a mért idővel, a tér pedig a mozgások és anyageloszlás által definiált térrel azonos. Tehát mikor Einstein azt állítja, hogy az idő nagy sebességű rendszerekben lelassul, akkor valójában arról beszél, hogy ilyen sebességeknél valami okból minden fizikai folyamat lelassul. A sebesség tehát nincs hatással a "klasszikus" értelemben vett időre, csupán a "mért" időre. Érdemes persze elgondolkodni, hogy a "klasszikus", elvont időfogalomnak van-e bármi értelme. Ugyanez a helyzet a térrel is. Van a fejünkben egy absztrakt tér fogalom amivel nem fér össze, hogy ez a valami meggörbülhet. Itt is arról van szó, hogy nem ez az "absztrakt tér" görbül meg, megy össze, stb. hanem a térrészben valami okból minden fizikai folyamat, minden mozgás ilyen görbült pályán történik. Itt megint feltehetjük magunknak a kérdést, hogy az anyag nélküli térnek van-e bármiféle jelentése, és ha jól belegondolunk rá fogunk jönni, hogy a teret valóban az anyag elhelyezkedése és mozgása definiálja, ahogyan az időt is érdemesebb a mért idővel azonosítani. Az elvont tér fogalomnak, ahogyan az elvont időnek nincs semmi fizikai realitása, az csak a fejünkben létezik. Érdemes megjegyezni azonban, hogy létezik a relativitáselméletnek egy Lorentz féle értelmezése (itt írtam róla: http://lf.estontorise.hu/archives/64), ahol nincs szükség a tér és az idő fogalmának újraértelmezésére. Lorentz szerint a relativitáselmélet minden következménye az anyag éterrel való kölcsönhatására vezethető vissza. Így a tárgyak azért rövidülnek meg nagy sebességek esetén, mert az éter által közvetített elektromágneses mező torzul, így "összenyomódnak" az atomok, ezzel együtt pedig minden tárgy. Lorentz nem beszél az időről és a tömegről, de a fentiek kiterjeszthetőek ezekre a mennyiségekre is. Végül a fizikus társadalom Einstein megközelítését fogadta el, ami nem fejtegeti a dolgok "működési mechanizmusát", tehát nem ad választ a "miért"-ekre, de "fizikusi szempontból" sokkal elegánsabb, hisz nem kell hozzá feltételezni az éter létezését, mégis pár előfeltételből sokkal több jelenség levezethető mint Lorentz elméletét alkalmazva. Ezért aztán a legtöbb helyen meg sem említik Lorentz elméletét, pedig ez sokakat segíthetne abban, hogy megértsék a relativitáselméletet. De itt most nem is a két elmélet a lényeg, hanem hogy ugyanarra a jelenségre adható több teljesen ekvivalens (ugyanolyan jó) magyarázat, valamint hogy a fizikában használt fogalmak sokszor különböznek a hétköznapiaktól. Fontos tisztázni ezeket a fogalmakat, ha meg szeretnénk érteni, hogy mit mondanak ezek az elméletek a világról. A témában fellelhető irodalomban általában egyáltalán nem szentelnek időt ennek tisztázására, pedig e nélkül nagyon nehéz a mondanivaló tényleges megértése. Nem csoda hát, hogy legtöbbünk fejében mind a relativitáselmélet, mind a kvantummechanika csak misztikus maszlagnak tűnik, ami pedig ennél is rosszabb, hogy sokan ennek ellenére érteni vélik ezeket az elméleteket, pedig valójában félreértik őket. Ebből lesznek aztán olyan mondatok, mint hogy "Einstein bebizonyította, hogy létezik időutazás a múltba", vagy hogy "a kvantummechanika szerint mindannyian hullámok vagyunk", és ebből simán levezetik a túlvilág és a halál utáni élet létezését. Nagyon fontos hát, hogy értsük az alapfogalmakat, hisz e nélkül nem fogjuk megérteni, vagy félre fogjuk érteni a modern fizika állításait.

Ilyen alapfogalom a kvantummechanikában a hullámfüggvény is. A részecskék egyáltalán nem úgy hullámok, ahogyan azt elsőre gondolnánk. Ennek megértéséhez vegyük elő a jó öreg kétréses kísérletet (http://lf.estontorise.hu/archives/260). A kísérletben ugye egy részecske forrásból (most legyen elektronágyú) lövünk ki részecskéket egy felfogó ernyőre. A részecske sugár útjába egy falat teszünk, amin nyitunk egy rést. A résen átmegy az elektronok egy része és a felfogó ernyőn megjelenik a minta. Fontos tudnunk, hogy mivel az elektron a kvantummechanika szabályai szerint mozog, ezért a becsapódás helye mindig bizonytalan. Nem vagyunk képesek pontosan megmondani, hogy hova fog becsapódni a kilőtt elektron, és nem azért, mert pontatlanok a mérési módszereink, ez a kiszámíthatatlanság egyszerűen a kvantummechanikában a részecskék sajátja. A bizonytalanság mértéke nagyon kicsi, ezért csak az elemi részecskék világában jelentős, ott viszont nagyon fontos szerepet játszik. Noha a becsapódás pontos helye megjósolhatatlan, azt hajszál pontosan meg tudjuk mondani, hogy hova milyen eséllyel fog becsapódni az elektron. Olyan ez, mint mikor 6 oldalú dobókockával dobunk. Azt nem tudjuk megmondani, hogy a következő dobásnak mi lesz az eredménye, azt viszont igen, hogy ha dobunk mondjuk 1000-et, akkor nagyjából ugyanannyi lesz minden számból. Ha nem így lenne, okkal feltételezhetnénk, hogy cinkelt a kocka. Ugyanez érvényes az elektronra is. Azt nem tudjuk megmondani, hogy a következő elektron hova fog becsapódni, azt viszont igen, hogy ha kilövünk több ezer elektront, akkor milyen mintát rajzolnak az ernyőre. Egy rés esetén ez úgy néz ki, hogy a rés vonalában nagyon sűrűek a becsapódások, ettől a vonaltól távolodva pedig egyre ritkábbak, tehát kb. egy csíkot fogunk látni (a fent linkelt blogbejegyzésben van erről egy kép). Ugyanilyen csíkot fogunk látni, ha bezárjuk a rést, és nyitunk egy másik, ehhez nagyon közeli rést. A varázslat akkor történik, mikor mind a két rés nyitva van (és elég közel vannak egymáshoz), ekkor ugyanis azt várnánk, hogy két csík jelenik meg az ernyőn, mivel az elektron vagy az egyik, vagy a másik résen megy át. Ezzel szemben az történik, hogy három csík jelenik meg az ernyőn, két szélső, és egy jól kivehető középső csík, és ez igazán fura. Képzeljük csak el az elektront, ahogy repül, és vagy az egyik, vagy a másik résen megy át, aztán eldönti, hogy hová csapódjon. Ha a jobb oldali résen megy át, és nincs nyitva a bal oldali rés, akkor jobb oldalon csapódik be valahová, ha viszont nyitva van a bal oldali, akkor nem csak jobboldalra "húz", hanem nagy valószínűséggel középre csapódik be. De az elektron mikor átmegy a résen, honnan tudja, hogy nyitva van a másik rés? Ha konkrét repülési pályája van, hogyan képes átlátni az egész elrendezést, és ez alapján meghatározni a becsapódás helyét? Ha tehát egy-egy elektron szempontjából nézzük a történéseket, teljesen mindegynek kellene lennie, hogy nyitva van egy másik rés, vagy nincs, a tapasztalat viszont mást mutat. De hogy jönnek ide a hullámok? Az elektronok becsapódási statisztikáját (azt, hogy hová milyen valószínűséggel csapódnak be) a hullámfüggvény írja le. Azért hívják így, mert a valószínűségek eloszlását egy víz felszínén megfigyelhetőhöz hasonló hullám írja le. Ahol nagy a hullám amplitúdója, ott nagy az esély a becsapódásra, ahol kicsi, ott kicsi. Amit pedig a kétréses kísérletben láthatunk, az egy interferencia kép. Olyan mint amit akkor látunk, ha két követ egymás mellé dobunk a vízbe. Nade a kétréses kísérletben, mikor csak egy elektron szempontjából vizsgáljuk a dolgokat, mi interferál mivel? Nos, a kvantummechanika szerint az történik, hogy az elektron mindkét résen átmegy egyszerre és saját magával interferál! Na, ezen a ponton szabadul el a pokol, és kerülnek elő a varázskalapból élőholt macskák, párhuzamos univerzumok, és megannyi bizarr és képtelen történet. De mi térjünk vissza a pici elektronhoz és a hullámokhoz és ismételjük el még egyszer, miről is van szó. Az elektron mozgását (a becsapódás helyének valószínűségét) leíró függvény itt a hullám, ami interferálni képes saját magával. Azért fontos ezt elismételni, hogy lássuk, ez a hullám nagyon nem az a hullám, amire az ember gondol, mikor meghallja ezt a szót. Tulajdonképpen nem is egy létező valami, csupán egy matematikai formula. Ezzel az állítással rögtön vitába is szállhatnánk, de előbb tegyünk egy kis kitérőt a fénynél. A fényről sokáig úgy gondolták, hogy hullám, mivel sok szempontból úgy viselkedik, mint a víz felszínének fodrozódásai. Ki is találtak egy éter nevű mindent átható anyagot, hogy legyen valami, ami hullámozhat. A fényt tehát az éter hullámainak tekintették. A kvantummechanikának köszönhetően azonban a fény tekinthető részecskének (a fény részecskéje a foton), ami hullám tulajdonságait a valószínűségi hullámnak köszönheti. Akkor tehát jobb a fényt részecskének tekinteni? Ez nem teljesen helytálló, mert ezektől a részecskéktől nem elválasztható ez a hullámszerű becsapódási statisztika és az olyan dolgok, mint a két résen egyszerre átmenés, és saját magával történő interferálás, amik ugyancsak hullám tulajdonságok. Ezek a részecskék tehát leginkább egyszerre részecskék és hullámok is egyben. A leghelyesebb lenne őket valami külön névvel illetni, hiszen akár a hullám, akár a részecske megnevezés félrevezető lehet. Ezek olyan kis "izék" amik hullámok és részecskék is egyben. A kvantummechanika klasszikus értelmezése szerint mikor kilőjük az elektront még részecske, aztán pedig hullámként viselkedik, így képes átmenni mindkét résen. A falhoz érve aztán a hullámfüggvény összeomlik és az amplitúdónak megfelelő valószínűséggel válik valahol újra részecskévé. A klasszikus értelmezés szerint az összeomlást a megfigyelés váltja ki. A pont megjelenése az ernyőn pont ilyen megfigyelés. De megfigyelés az is, amikor valamilyen elektron detektort rakunk a résekhez. Ilyen esetben azt találjuk, hogy az elektron hol az egyik, hol a másik résen megy át, viszont az interferencia kép is eltűnik. A megfigyelés tehát összeomlasztja a hullámfüggvényt.

Itt jön aztán a következő kavarodás, hogy mégis kinek kell megfigyelnie a részecskét ahhoz, hogy összeomoljon a hullámfüggvény? Itt azért fontos tisztázni, hogy a fizikában nincs passzív megfigyelés. Az oktató videókon gyakran úgy mutatják ezt be, mint ha valaki ülne a réseknél, és szemmel figyelné az elektront. Ez nyilván hibás kép, és nem csak azért, mert az elektron szabad szemmel nem látható, hanem azért is, mert megfigyelni csak úgy vagyunk képesek, ha kölcsönhatásba lépünk vele, tehát mondjuk oda világítunk egy lézersugárral és az elektronról visszapattanó fotont érzékeljük. Csakhogy a foton mindenképp meg fogja változtatni az elektron állapotát. Ha nem lép semmi kölcsönhatásba az elektronnal, úgy képtelenek vagyunk megfigyelni, ha pedig képesek vagyunk megfigyelni, úgy meg is változtatjuk. Nincs passzív megfigyelés. Ennek ellenére a dolog még ugyanolyan bizarr marad, ugyanis egy elektron és egy foton kölcsönhathat úgy, hogy nem omlik össze a hullámfüggvény, így a problémát csak áttereltük a fotonra. Az elektron hullámfüggvényének összeomlását a foton hullámfüggvényének összeomlása okozza. Na de mi omlasztja össze a foton hullámfüggvényét? A klasszikus értelmezés szerint a "tudatos megfigyelő", ami megint csak elég ködös fogalom, és kusza filozófiai érvelések melegágya. Érvelhetünk vele a lélek létezése mellett, vagy akár egyenesen Isten is levezethető belőle, mint "végső megfigyelő", de az alternatív magyarázatok száma szinte végtelen. Ahogyan a relativitáselméletnek létezik Lorentz féle és Einstein féle értelmezése, úgy a kvantummechanikának is létezik nagyon sokféle értelmezése. Egyesek megkövetelik a hullámfüggvény összeomlását, mások nem. Van amelyik párhuzamos világok sokaságával, van amelyik időben visszafelé terjedő hullámokkal, megint mások pedig a tudat fizikai világ fölé emelésével magyarázzák a történteket, és ezek nem ezoterikus maszlagok, hanem komoly tudósok világképei, ide értve azt az elképzelést is, hogy a valóság csupán az elménkben létezik. Ezek mind mind a tapasztalatokkal összeegyeztethető értelmezések. Közös jellemzőjük, hogy sem bizonyítani, sem cáfolni nem tudjuk őket, és mindegyikük rendelkezik valamilyen bizarr motívummal.

Itt azonban szerintem érdemes feltenni egy fontos kérdést, kell-e vajon, hogy ezeket a dolgokat meg tudjuk magyarázni? Nem arra célzok, hogy ne próbáljuk megérteni, hanem arra, hogy vajon törvényszerű, hogy a természetnek megérthetőnek kell lennie? Törvényszerű-e vajon, hogy a kvantummechanika törvényei mögött legyen valamilyen számunkra "felfogható" dolog, legyen az időben visszafelé haladó hullám, párhuzamos világok sokasága, vagy az anyagtól független tudat létezése? Érdemes elgondolkodni azon, hogy vajon mit jelent a dolgok klasszikus értelemben vett megértése? Mi emberek ösztönösen az általunk megtapasztalt világ dolgaihoz hasonlítjuk a dolgokat. Egy elektronról például nincs tapasztalatunk, így egy kis kék golyóhoz hasonlítjuk, ami úgy kering az atommag körül, mint a bolygók a nap körül. Csakhogy ez a kép rettenetesen félrevezető, hisz az elektron se nem kék, se nem golyó. Nincs igazán kiterjedése, sem színe, helye sincs igazán, csak úgy szét van kenve az atommag körül. Alkalom adtán átmegy a falon (alagút effektus), vagy épp két résen megy át egyszerre, és e közben saját magával interferál. Az elektron olyan valami, amit nem tudunk elképzelni. A kis kék golyó képe csak mankó, amit ha az elektronnal azonosítunk, az nagyon félrevezető, mivel olyan tulajdonságokat erőltetünk rá, amilyen nincs neki. Szerencsére az ember képes az absztrakt gondolkodásra, és felül tud kerekedni mindezen. A fizikusok számára az elektron matematikai formulák sokasága. Ez alapján elképzelni ugyan nem lehet az elektront, de nagyon pontosan leírható annak viselkedése. A száraz matematika által pontos képet kaphatunk az elektronról, és ugyanez igaz a kvantummechanikára. A fizikusok a kvantummechanika formuláinak segítségével hajszál pontosan ki tudnak számolni mindent (pontosabban mindennek a valószínűségét, mivel a kvantummechanikában csak ez lehetséges). Annak ellenére, hogy a kvantummechanika értelmezése örök filozófiai probléma, a fizikusok köszönik szépen, jól vannak, és olyan dolgok alapjait tették le, mint a mikroprocesszorok, lézerek, vagy épp a mostanában intenzíven kutatott kvantumszámítógépek. Nem-e lehet, hogy nekik van igazuk, és teljesen felesleges görcsösen azzal próbálkozni, hogy képeket társítsunk a formulákhoz és valamiképp értelmezni próbáljuk azokat? A száraz matematika nagyon hatékonynak bizonyult a világ megismerésében, de mi, halandó emberek hogyan fogjunk fel egy tisztán matematikai világot? Az én "kedvenc" értelmezésem szerint a világ egy szoftver, ami egy hatalmas gépen fut. Egy szimuláció, aminek mibenlétéről soha nem győződhetünk meg. Ez egy elfogadott, tapasztalatoknak nem ellentmondó értelmezés, nem jobb, de nem is rosszabb a végtelen sok univerzumnál, ahol minden lehetséges variáció megtörténik, vagy az időben visszafelé haladó hullámoknál (itt írtam a szimulált valóságról: http://lf.estontorise.hu/archives/305). De nem feltétlen kell számítógépet elképzelnünk, társíthatunk teljesen más képet is a formulákhoz. Azt kell megértenünk, hogy mindez csak mankó, pont olyan mint mikor az elektront kis kék golyónak képzeljük. Bármi ami a formulákon kívül áll, számunkra megtapasztalhatatlan, ezért képzelhetünk oda bármit (ezért lesz örökre eldönthetetlen filozófiai kérdés például a túlvilág, vagy Isten létezése is), éppen ezért a legokosabb talán az, ha nem képzelünk oda semmit, ha nem erőltetjük rá a mankóink tulajdonságait a világot leíró formulákra, egyszerűen önmagukban létezőnek tekintjük őket. Végül szeretnék még egy pillanatra visszatérni a Lorentz vs Einstein féle relativitáselmélet témájához. Lorentz elmélete sokkal közelebb áll az átlagemberhez, felfoghatóbb és elfogadhatóbb, mint Einstein újraértelmezett idő és tér fogalma, mégsem ez maradt fenn. Az ok pedig, hogy Lorentz elmélete feltételezi a mindent átható éter létezését, ami épp a relativitáselmélet miatt kimutathatatlan. Az éter tehát elméletileg is mérhetetlen dolog, az egyetlen amit tehetünk, hogy a létezését axiómaként elfogadjuk. Többek közt ez az ami nem volt elég "elegáns", és ami miatt inkább az Einstein féle értelmezés került előtérbe. Hiába volt jobban érthető és elképzelhető Lorentz relativitáselmélete, feltételezni kellett hozzá valamit, ami nem biztos hogy létezik, ami talán csak ugyanolyan mankó, mint az elektron esetén az, hogy kék golyónak képzeljük el.

Ahhoz tehát, hogy helyesen értsük azt, amit a tudomány, azon belül is a fizika a világról állít, meg kell értenünk azt a fajta gondolkodásmódot amit a tudósok képviselnek. Azt, hogy a megszokott dolgok (tér, idő, hullám, stb.) kicsit más értelemmel bírhatnak a fizikában, vagy hogy a dolgok tisztán látásához fel kell adnunk azt, hogy elképzeljük őket. Mivel a természet sokkal gazdagabb lehet annál mint amit megtapasztalunk belőle, talán épp a "klasszikus értelemben vett" megértést kell feladnunk ahhoz, hogy "ténylegesen" értsük.