Макс Тегмарк - Жизнь 3.0. Быть человеком в эпоху искусственного интеллекта

Рис. 6.5

Согласно стандартной модели в теории элементарных частиц, девять кварков с правильно подобранными ароматами, сталкиваясь, превращаются в три лептона. Промежуточное состояние получило название сфалерона. Суммарная масса кварков (в нее входит также энергия связи скрепляющих их глюонов) значительно превосходит массу трех вылетающих лептонов. Избыток выделяется в виде энергии, показанной на рисунке вспышками.

Из-за этого высокотемпературного процесса наша малютка Вселенная произвела в триллион раз больше излучения (фотонов и нейтрино), чем вещества (кварков и электронов, которые потом образовали атомы). На протяжении последовавших 13,8 миллиардов лет шла великая сегрегация – она привела к тому, что атомы собрались в галактиках, звездах и планетах, в то время как большая часть фотонов осталась в межгалактическом пространстве в виде микроволнового фонового излучения, которым мы теперь пользуемся, чтобы делать фотографии малютки – ранней Вселенной. Любая развитая форма жизни, поселившаяся в галактиках или где-то в других местах скопления вещества, может поэтому превратить почти все оказавшееся поблизости вещество обратно в энергию, перезагрузив изначальную пропорцию и приведя ее к тому крошечному значению, какое было в ранней Вселенной, на короткое время вернувшись в то горячее и плотное состояние внутри сфалерайзера.

Чтобы понять, насколько эффективен сфалерайзер, надо выяснить несколько практических деталей. Например, насколько он должен быть велик, чтобы предотвратить утечку значительной части нейтрино и фотонов на стадии сжатия? Мы этого пока сказать не можем, но в любом случае ясно: перспективы по части выработки энергии у будущей жизни значительно лучше, чем те, что позволяют нынешние технологии. Нам пока даже не удается построить термоядерный реактор – нашей технологии для этого предстоит еще улучшиться на порядок или даже на два.

Если, как мы убедились, обед в смысле его физической эффективности в 10 миллиардов раз хуже, чем тот предел, который устанавливают для него законы природы, то что мы можем сказать о наших современных компьютерах: насколько они эффективны? Их эффективность, как мы скоро увидим, еще хуже, чем у нашего обеда.

Мне часто приходится представлять моего друга и коллегу Сета Ллойда, единственного человека в MIT, который, как подозревают, такой же одержимый, как и я. Завершив пионерскую работу по квантовым вычислениям, он принялся писать книгу, в которой доказывал, что вся Вселенная – это квантовый компьютер. Мы нередко заходим вместе выпить пива после работы, и мне пока не удалось набрести на такую тему, на которую он не смог бы сказать чего-нибудь интересного и неожиданного. Например, как я уже упоминал в главе 2, у него нашлось много чего сказать по поводу окончательных пределов вычислимости. В одной, ставшей знаменитой, статье 2000 года он показал, что скорость вычислений ограничивается энергией: выполнение элементарной логической операции за время Т требует средних затрат энергии, равных E = 4h/T, где h – это фундаментальная физическая постоянная, носящая имя Макса Планка. Это означает, что килограммовый компьютер в лучшем случае может выполнять 5×10 50операций в секунду – на целых 36 порядков больше, чем способен выполнить тот компьютер, на котором я сейчас пишу эти строки. Мы доберемся до таких значений за пару веков, если производительность компьютеров будет продолжать удваиваться каждые два года, как мы показали в главе 2. Кроме того, у него получалось, что компьютер в 1 кг весом может хранить максимум 10 31бит, что также в миллиард миллиардов раз лучше моего компьютера.

Сет первым согласится, что достичь этого предела будет нелегкой задачей даже для сверхразумной формы жизни: память этого “окончательного” килограммового компьютера будет напоминать взрыв водородной бомбы или небольшой кусочек Большого взрыва. Однако Сет оптимистично полагает, что практические пределы не очень далеки от этих “окончательных”. В самом деле, существующие прототипы квантовых компьютеров достигли в своей миниатюризации уровня хранения в один бит на атом, что, при пропорциональном скейлинге, соответствует 10 25бит на килограмм, – а это в триллион раз больше, чем у моего компьютера. Более того, если для коммуникации между атомами использовать электромагнитное излучение, то быстродействие возрастет до 5×10 40операций в секунду, что превышает быстродействие CPU моего компьютера на 31 порядок.