0B. Substancja Wszechświata

SławekP zadał mi dwa kluczowe pytania:

1. Jak jest określany stan bitu w komputerze?

Na pytanie drugie nie ma jednoznacznej odpowiedzi, ponieważ stan bitu można określać w różny sposób. Obecnie najczęściej wykorzystuje się stan niski/wysoki napięcia, chociaż równie dobrze można sobie wyobrazić komputer mechaniczny, np. z użyciem wody (płynie/nie płynie). Bit jest ideą. Pomysłem na realizowanie obliczeń. Łatwiej jest zrealizować obliczenia z wykorzystaniem JEST/NIE JEST niż np. z wykorzystaniem analogowego wskaźnika poziomu wody.

 

2. Czy ograniczenie komputerów do 0-1 wynika z natury rzeczywistości, czy też z ograniczeń techniki?

Jedyne, co obecne komputery pracujące w architekturze von Neumana robią dobrze, to szybkie obliczenia, które sprowadzają się tak naprawdę do atomowych operacji na bitach:

• or: 0 or 0 = 0, 0 or 1 = 1, 1 or 1 = 1
• and: 0 and 0 = 0, 0 and 1 = 0, 1 and 1 = 1
• xor: 0 xor 0 = 0, 0 xor 1 = 1, 1 xor 1 = 0
• not: not 0 = 1, not 1 = 0

xor można też zapisać jako A xor B = (not A and B) or (A and not B). Żeby było ciekawiej, w rzeczywistości te proste operacje sprowadzają się zwykle do jeszcze prostszych dwóch:

• nand: not (A and B)
• nor: not (A or B)

I chociaż może to być trudne do uwierzenia, współczesna zaawansowana grafika trójwymiarowa, zaawansowane gry, zaawansowane programy matematyczne, pracują w oparciu o te proste operacje na bitach, gdyż są to urządzenia prostsze w projektowaniu i produkcji niż analogowe (oj wiem coś o tym, bo pamiętam jeszcze z technikum elektronicznego, o ile prostsza była elektronika cyfrowa od analogowej). Padło dobre pytanie, czy wybór systemu dwójkowego wynika z ograniczeń techniki.

Zanim nadeszła era cyfrowa, mieliśmy do czynienia z techniką analogową w elektronice, gdzie sygnały mogły przyjmować dowolne wartości z określonego przedziału. Pamiętamy erę magnetowidów z taśmami Video? Dlaczego je zarzucono? Okazało się po prostu, że dźwięk zapisany w postaci ciągów zer i jedynek brzmi lepiej, a obraz daje lepszą jakość. Oczywiście im większa rozdzielczość (więcej zer i jedynek) tym lepiej, co było pokazane na kilku obrazkach przy ostatniej notce.

Najlepsza forma informacji

Sygnały dyskretne mają jeszcze jedną właściwość. Frank Drake (dyrektor obserwatorium w Arecibo) i zespół osób pracujących w obserwatorium zastanawiali się w 1974 roku, w jaki sposób skonstruować przekaz, aby mogła go zrozumieć obca cywilizacja. Efektem ich prac była graficzna konstrukcja składająca się 73 rzędów po 23 bity każdy (każda z tych liczb jest liczbą pierwszą). Zakładano, że liczby pierwsze zapisane w systemie dwójkowym (dzielące się tylko przez 1 i samą siebie) mogły zostać z łatwością rozpoznane przez odbiorcę i pomogłyby odkodować zapis. Wiadomość została wysłana poprzez proste przełączanie się między dwiema częstotliwościami na paśmie 2380MHz.

Wiadomość dostarcza potencjalnym odbiorcom podstawowe informacje o nas: gdzie się znajdujemy (pozycja w naszym układzie słonecznym), jak wyglądamy (figura człowieka), prosty rysunek teleskopu użytego do wysłania transmisji, jaką mamy strukturę biologiczną (DNA, i parę bloków mówiących o naszej biochemii). A wszystko w kodzie binarnym.

Można się zastanawić, jak mogłaby potencjalnie wyglądać odpowiedź takiej obcej cywilizacji. Może na przykład tak jak poniżej?

SławekP napisał w swoim komentarzu, że obstawia świat niebitowy, "ze względu na nieskończenie wiele możliwości wyboru systemów liczbowych dla "równego rachunku". Oczywiście nie można tego odrzucić. Chociaż można też przyjąć zasadę brzytwy Ockhama, że "istnień nie należy tworzyć ponad potrzebę."

Na zakończenie dzisiejszej notki, kilka zastanawiających, wybranych aksjomatów Stanisława Hellera z wykładu VI, dostępnego tutaj:

1. Byt Wszechświata polega na istnieniu substancji
   • mój komentarz: musi istnieć substancja, aby przejawiała się rzeczywistość, w której żyjemy)
2. Istnienie substancji, aby mogła się przejawiać musi być aktywne
   • mój komentarz: abyśmy mogli "oglądać" świat, substancja musi zmieniać swoje stany)
3. Istotą substancjalnego Wszechświata jest bycie całością
   • mój komentarz: wszechświat jest niepodzielny, poza nim nie może nic istnieć, a w nim nie może być pustki)

Do tematu wrócę po Świętach.

Życzę Wszystkim Wesołych Świąt i Smacznej Choinki :)