Ferenc, Olívia
-2 °C
4 °C

Az új tudomány alapműve

2002.07.21. 19:00
Egy új típusú tudomány (A New Kind of Science) címen jelent meg a hajdani csodagyerek, Stephen Wolfram majdnem húszévnyi kutatásait összegző monumentális (mintegy ezerkétszáz oldalas, bőséges képanyaggal illusztrált) kötet. A tudományos magazinokban korábban egyetlen részeredményt sem publikáló, könyvét magánkiadásban megjelentető szerző megosztja a közvéleményt.
Bírálói elsősorban azt vetik a szemére, hogy valójában nem egy új tudománynak rakta le az alapjait, hanem ismert gondolati konstrukciókat, például a káoszmatematikát, a fraktálgeometriát, az önszerveződő rendszerek, és a komplexitás-elméletet népszerűsíti. Scott Aaaranson még annyit fűz mindehhez hozzá, hogy Wolfram a sejtautomata-modellt formális ábrázolás nélkül alkalmazza a legkülönbözőbb területekre (termodinamika második törvénye, természetes kiválasztódás, speciális és általános relativitáselmélet, növények és állatok morfológiája, mesterséges intelligencia, kriptográfia, Church-Turing tézis, stb.).

Mások viszont a "huszonegyedik század Newtonjának" tartják. Szerintük Wolfram a szűkebb értelemben vett tudomány (főként a fizika, a matematika, a biológia) és technológia mellett a filozófiát, valamint az általános emberi gondolkodást is forradalmasítja.

Programok egyenletek helyett

Stephen Wolfram
Az új tudomány egyszerű számítógépprogramokon és nem matematikai egyenleteken alapul - hangzik Wolfram kiinduló tétele. Az utóbbi háromszáz évben a legtöbb diszciplina viszont egyenletekkel modellálta a természetet, ami ugyan tökéletesen működött Newton korában, de a bonyolultabb fizikai jelenségek, vagy a biológia esetében alkalmatlannak bizonyult.

A természetes rendszerek inkább meghatározott szabályok szerint funkcionálnak. De miért kellene a szabályoknak az ember által létrehozott matematikából eredezniük? Fontosabb lenne egy olyan keretet, alapjaiban új intellektuális struktúrát találnunk, melyben úgy gondolhatunk rájuk, mint számítógépprogramokra. Milyen tudomány építhető fel ezekből az általános szabályokból? - tette fel a kérdést Wolfram a nyolcvanas évek elején. Első lépésként arra kereste a választ, miként funkcionálnak, mit tesznek a legegyszerűbb programok. Végső konklúzióként pedig arra jutott, hogy az egész univerzum egy hatalmas sejtautomata-számítógép. Biztosra veszi egyetlen, a világegyetemet mozgató, rendkívül egyszerű program létezését. Talán csak négy sorból áll, azaz könnyen leírható. De hiába írható le könnyen, attól még nem értjük bonyolult működési mechanizmusát.

A sejtautomata

A valós világ számos aspektusát pontosan, hibátlanul modelláló sejtautomatával kezdte kutatásait. Fekete és fehér sejtekből álló sorokat használt. Mindenegyes sejt színét szabályok alapján adta meg. A transzformációk a sejt előző, illetve a jobb- és baloldali szomszédsejtek színétől függenek. Két szín három kombinációja nyolc inputot eredményez, azaz kettő a nyolcadikon, 256 szabály lehetséges, melyek a bal-jobb szimmetria, illetve a fekete-fehér egyezések miatt hatvannégyre redukálódnak.

Az automaták mozgását kétdimenziós mintákkal illusztrálta: az egymásra következő sorok a sor valamennyi sejtjére alkalmazott szabály újabb generációit reprezentálják.

Wolfram négy szabály-osztály létezését állapította meg. Az első (legnépesebb) típusúak érdektelen, ismétlődő patterneket (egyszínű sejteket, stb.) hoznak létre.
A második típusba tartozók tetszőlegesen elosztott, stabil sávokat generálnak.

A kicsit érdekesebb, harmadik típusú szabályok véletlenszerűen elrendezett, felismerhető alakzatokat (például háromszögeket) eredményeznek.

Az igazi meglepetést a negyedik osztály (különösen a száztizedik szabály) jelenti: felettébb komplex, és nem ismétlődő patternek (háromszöghalmok és egyéb bonyolult geometriai alakzatok) keletkeznek. Nem szabályosak, nem teljesen véletlenszerűek. Mintha követnének valamilyen rendet, rendszerességet, amit viszont soha nem lehet előre jelezni. Pedig a folyamat repetitív, determinisztikus, tehát végeredménynek ismétlődő, kiszámítható mintákat várnánk.

Ha egy komplex jelenséggel találkozunk, biztosra vesszük, hogy szintén komplex mechanizmusok következménye. Tévedünk: egyszerű, a természet valamennyi szintjén létező programok is produkálhatnak komplexitást, intelligenciát - állítja (felfedezésként) Wolfram. Ezek a programok jelentik mindennek a kulcsát.

Állítását bőséges példatárral, és (korábban) a Mathematica szoftverrel is bizonyította.