Бактерия? Черная дыра? ... Компьютер!

Растущий интерес к нестандартным вычислительным системам, включая квантовые и биологические компьютеры, привлек внимание к физическим основам вычислений. До сих пор, тем не менее, ученые не пришли к какому-либо единому мнению по поводу критериев определения, является физическая система компьютером или нет.

В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the Royal Society A, профессор Йоркского университета Сьюзан Стэпни (Susan Stepney) и ее коллеги, компьютерные ученые из университетов Оксфорда и Лидса, предложили формальную методику выявления нестандартных вычислительных устройств.

Они демонстрируют в статье, как абстрактный вычислительный уровень соотносится с уровнем физического устройства, и проводят параллель с использованием математических моделей для представления физических объектов в экспериментальной науке. Подобная формулировка делает возможным точное описание подобия между экспериментом, вычислениями, моделированием и технологией, и приводит авторов к заключению: физическое вычисление это использование физической системы для предсказания результата абстрактного процесса.

Они перечислили условия, которым должна удовлетворять компьютерная система, и проиллюстрировали свои выводы на примере нестандартных сценариев. Предложенная методика, по их заявлению, справедлива для самого широкого вычислительного контекста, в том числе ситуаций, не предусматривающих человеческих пользователей. Также введено понятие «вычислительная сущность» и показано какую роль оно играет в определении компьютерной подоплеки процессов в физических системах.

Как подчеркнула профессор Стэпни: «Не каждое физическое явление — вычисление, и впервые мы можем различить, когда система вычисляет. В будущем этот подход позволит четко определить компьютерную деятельность в биологических системах и в ДНК».