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EVERYTHING IS COMPUTATION 万物皆计算

2021-12-23 18:16:46

作者:湛庐文化    责编:张健

我认为在20世纪,理解世界最有效的方法不是实证主义科学、计算机技术、宇宙探索、物理学基础理论,而是计算的概念。

近期,出现了很多重要的科学新闻,令人很难断定哪一条最重要。

气候模型显示,我们刚刚经历了气候变化的关键节点,进入了对人类文明而言更困难的新时期。

马克·范·拉姆斯东克扩展了布赖恩·斯温格尔和胡安·马尔达塞纳(Juan Maldacena)的研究成果,提出我们应该放弃时空的理念,接受离散张量网络的理念,进而打开统一物理学理论的大门。

遗传学家布鲁斯·康克林、乔治·丘奇和其他科学家一起发明了CRISPR/Cas9技术,这种技术可以实现简单而普遍的基因编辑。

深度学习”让我们开始了解相互连接的特征探测器(feature detector)的层次结构如何自动形成世界模型、学习解决问题,以及识别语音、图像和视频。

不过,认识到我们在哪些方面缺少进步同样重要。社会学无法准确地告诉我们社会是如何运作的;哲学的进展很缓慢;经济学难以改良我们的经济和财政政策;心理学无法解释人类心智的逻辑;神经科学虽然告诉了我们事情在大脑中发生的区域,但无法告诉我们发生了什么。

我认为在20世纪,理解世界最有效的方法不是实证主义科学、计算机技术、宇宙探索、物理学基础理论,而是计算的概念。简单来说,计算的核心十分简单:任何观察都将带来可区分的差别集合,我们称为信息

如果观测结果对应于可改变状态的系统,那我们就可以描述这些状态的变化。

如果这些状态变化的规律能被识别出来,那我们讨论的就是一个计算系统。

如果规律可以被完整地描述,我们就称为算法。如果某个系统可以进行有条件的状态转换,以及重新回到之前的状态,那我们几乎不可能阻止它执行任意计算。

如果我们允许该系统进行无限次的状态转换,并使用无限的存储设备存储这些状态,那么这种系统就变成了图灵机、lambda演算、波斯特机(Post machine),或者其他捕捉通用计算的相互等价的形式。

计算这个术语重新阐述了因果关系,哲学家在这个概念上纠结了几百年。

在计算系统中,因果关系是指从一个状态转变为另一个状态。“计算”这个术语还取代了机械哲学和自然主义哲学中“原理”(mechanism)的概念。

计算主义(computationalism)就是一种新的原理。与之前类似的原理不同的是,计算主义并不受运动部件充满误导性移动部分直觉的影响。

计算不同于数学。实际上,数学是关于正式语言的,通常是不可判定的,也就是“不可计算”(做出决策和证明也是计算的同义词)。不过,我们对数学的所有探索都是计算性的。计算意味着完成所有的步骤,从一个状态转变为另一个状态。

计算改变了我们对知识的理解

知识描述的不是合理的真实信仰,而是捕捉观测物体之间的可见规律的局部最小值。知识从来都不是静态的,而是随着不同世界观的状态空间不断变化。

我们将不再教自己的孩子什么是真相,因为他们和我们一样,也不会停止改变自己的想法。我们将会教他们如何有效地改变想法,如何充满好奇心地探索永无止境的世界。

越来越多的物理学家开始意识到,“宇宙不是数学的,而是计算的”,以及“物理学主要是为了寻找可以重现观测结果的算法”。不可计算的数学概念(比如连续的空间)的转变为我们带来了新的进展。

气候科学、分子遗传学和人工智能都是计算科学,而社会学、心理学和神经科学不属于此类,后者似乎仍然困惑于原理和研究对象之间的矛盾,并且正在致力于寻找社会、行为、化学和神经上的规律,但这些学科真正应该寻找的是计算规律。

万物皆计算

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