Почему будущие ИТ-устройства должны работать без 0 и 1, если они хотят быть ИТ-устройствами будущего

Пришла пора выбросить на помойку идею арифметико-логических устройств (АЛУ), на которых работают ваши компьютеры (потому что из-за них все эти технологии перестали быть достаточно круты, чтобы делать действительно клевые штуки не только в фильмах Ридли Скотта)

Прочитайте википедию или любую статью на эту тему (например, на study.com)

Все длинные и многословные статьи про АЛУ в итоге сводятся к тому, что АЛУ выполняет примитивные операции. Это не значит, что АЛУ – это плохое, примитивное устройство. Это значит, что оно выполняет примитивные операции.

Ну и то, что набор команд, который используется в АЛУ, никому на самом деле не нужен. То есть конкретно вам не нужно выполнять операцию десятичной арифметики, а тем более высшей математики через двоичную систему счисления. Это же крайне неудобный для человека способ решения «семь умножить на восемь», согласитесь.

Все это нужно компьютеру, потому что по-другому современные компьютеры не умеют. Вы не будете умножать в уме 7 на 8 так, как это потом будет сделано на компьютере. А если это будет не «7 на 8», а сложение или не дай бог перемножение скольких-то там миллиардов со сколькими-то там миллиардами, то способом, каким это решает компьютер, лично вы никогда не сможете решить этот пример, даже если захотите – вам не хватит жизни. Для таких задачек люди придумали потрясающий способ сложения, умножения и деления «в столбик», которому учат в начальной школе. Есть гении, которые моментально складывают, перемножают, делят любые числа в уме — но есть подозрение, что они делают это не таким способом, как это делает компьютер.

Итак, АЛУ — это про то, как выполнить на компьютере требуемую человеку операцию хоть каким-то способом — удобным, собственно, для самого компьютера.

И этот способ почему-то уже слишком долгое время считается чуть ли не единственно возможным. А всё из-за того, что кто-то умный сто лет назад придумал триггер, работа которого основана на алгебре логики, которую придумал Буль почти двести лет назад, которая основана на двоичной системе счисления, которую придумал Лейбниц больше трехсот лет назад, который подсмотрел ее в китайской Книге Перемен, которой как минимум две тысячи семьсот лет.

И спустя пару десятков лет после изобретения триггера появились первые ЭВМ. Поскольку ничего больше толком предложено не было (а зачем предлагать, если все и так прекрасно работает - миллиарды складываются и перемножаются, а больше, по сути, от ЭВМ (электронно-(внимание!) вычислительной машины) ничего и не требовалось до недавнего времени), то теперь все бесконечное число девайсов вокруг нас всю информацию хранят и оперируют ею в виде 0 и 1.

В середине прошлого века для решения тогдашних прикладных задач это было удобно. Но ведь задачи с тех пор изменились, согласитесь. Количество информации и данных, которые пытаются обрабатывать с помощью компьютеров для решения новых задач, стало прямо-таки титанически огромным. Взять хотя бы Full Self Driving систему, над которой бьется вся передовая мировая автопромышленность. Не кажется ли вам, что нулей и единиц уже недостаточно для решения таких новых задач. Складывается ощущение, что просто все привыкли пользоваться этими элементарными единицами информации, и, несмотря на их очевидное неудобство, продолжают их использовать. Скажете, что ничего другого нет?

Проблема в том, что в итоге задачи и их решение, да и само развитие IT, ограничено на уровне этих самых элементарных единиц, 0 и 1. На самом деле это очень сильная (простите за нескромность) мысль. Нули и единицы задают тон, тренд, являются альфой и омегой IT-мира, потому что определяют, какими должны быть архитектура компьютера, какими должны быть решения задач и в конце концов какие это должны быть задачи. Степень влияния нулей и единиц на результат такова, что мы бы назвали ее неотвратимой степенью влияния. Нули и единицы определили и определяют до сих пор направление развития информационных технологий — а заодно и их ограниченность. Это никого не смущало (и, прямо скажем, не многих смущает до сих пор), потому что количество практических задач, которые можно решать таким способом, впечатляет.

Но спросите себя, насколько плох паровой двигатель? Согласимся, вопрос сам по себе глупый. Для 19 века это было потрясающим изобретением. Оно таковым и остается, поскольку повлияло буквально на всю человеческую цивилизацию, примерно как огонь Прометея, окультуривание пшеницы, изобретение металлических орудий и оружия, футбол и пенициллин.

И все-таки странно было бы сегодня заявлять, что паровая тяга - единственно возможная, самая эффективная, самая эргономичная и самая подходящая для решения большинства практических задач, стоящих перед человечеством. Да, когда-то паровой двигатель двигал автомобили (локомобили), паровозы, станки, совершил промышленную революцию во всем мире.

Сейчас мы с вами уверены, что парового двигателя было бы недостаточно для решения всех современных задач, хотя теоретически, наверно, можно представить, как все вокруг работает на паровой тяге. Может быть и в космос можно было полететь на паровой тяге, только зачем? Даже двигателя внутреннего сгорания уже недостаточно для задач, которые стоят перед одной из самых консервативных отраслей в мире - автомобилестроением.

Тем не менее прямо сейчас на технологиях почти столетней давности - триггерах с их нулями и единицами - гигантские корпорации пытаются разработать нечто принципиально новое.

Задачи становятся всё сложнее и сложнее, можно даже сказать всё смелее и смелее, и на их решение тратится всё больше и больше ресурсов – финансовых и интеллектуальных – просто потому, что чем сложнее задача, тем неудобней для их решения современные технологии, основанные на 0 и 1, и тем больше нужно ресурсов, чтобы старым способом решить новые задачи.

Давайте прямо скажем: некогда скоростное шоссе перешло в тропинку, ведущую в топкое болото. Современные технологии во многом себя исчерпали. Да, триггер и АЛУ – тоже (как паровой двигатель в 19 веке) потрясающее изобретение для 20 века. Да, можно изобрести еще огромное количество устройств, разработать приложений, решить задач с помощью AI & ML. Но то, к чему все сегодня свелось, можно по сути описать так: “Нам нужно решить какую-то особенно сложную задачу, которую раньше никто не решал. Давайте просто увеличим мощность парового двигателя, или поставим рядом 100 самых мощных паровых двигателей и получим супер мощную машину, которая сможет…да вот, например, полететь в космос!”. Скажете, раньше транзисторы были огромные, ламповые, а теперь стали наноразмерные и полупроводниковые? Безусловно, но ведь внутренняя логика осталась неизменной.

Сейчас у нас есть нули и единицы, придуманные Лейбницем (который подсмотрел их у древних китайцев), затем с их помощью Булем была разработана алгебра логики, но на этом как-то все и остановилось (не считая, конечно, того, что на внутреннем уровне в АЛУ увеличилось количество выполняемых операций по сравнению с первоначальным замыслом создателя триггера — но, опять-таки, это ничего не меняет в принципе). В результате сегодняшние АЛУ является частью процессора и эти АЛУ считают свои гениально примитивные задачки, но они, увы, на самом деле ничего не решают.

Да, но не только другой АЛУ. Нужен другой АЛУ, который будет работать не как АЛУ, не с 0 и 1. Например, как вы знаете или догадываетесь, наш мозг для принятия решений (вычислений) не использует ни высшую математику, ни 0 и 1. Нам ничего из этого не нужно, чтобы поймать мяч. Мы производим нужные нам вычисления как-то иначе. Но почему бы тогда не представить такое Устройство, которое тоже умеет делать вычисления, а точнее работать с информацией (собирать, обрабатывать, принимать решения) без использования алгебры логики и без сложной математики дифференциалов и квадратных корней.

Нам нужно нечто другое, не АЛУ, а какое-то другое «У». Устройство, которое будет воспринимать информацию. Назовем это устройство пока персиватором или персивером, от глагола to perceive, воспринимать, по аналогии со словом «процессор», Чем нас не устраивает слово «обработчик» (процессор)? Говоря про обработку информации, мы отсекаем львиную долю важных стадий работы с информацией. Ведь сначала информацию нужно каким-то образом собрать «как есть» и только затем уже что-то с ней делать, как-то ее обрабатывать, что-то вычислять, то есть принимать решение – всё то, с чем так прекрасно справляется наш мозг.

Поэтому наше гипотетическое устройство должно работать с информацией на более низком уровне, которое умеет принимать и обрабатывать информацию как она есть, а не представленную в виде 0 и 1— прямо как наш мозг. Соответственно, у такого устройства, которое мы удачно назвали персиватором/персивером, на входе должны быть другие элементарные единицы, которые должны взаимодействовать между собой по иным законам, чем 0 и 1 в АЛУ.

На выходе должно получиться нечто новое: новый тип устройства, которое умеет по-новому обрабатывать информацию. Устройство, которое умеет воспринимать. Но что это должен быть за компьютер (или любой другой ИТ-девайс)? Может быть — барабанная дробь — квантовый? Или нейроморфный?! Но откройте любую статью о квантовых или нейроморфных процессорах, и вы увидите, что в основе этих инноваций лежат всё те же старые добрые АЛУ с их традиционной алгеброй логики, а значит и всё с теми же 0 и 1. Но такой алгебры логики явно уже сейчас, для современных CPU, недостаточно для решения текущих задач. Здесь (здесь — то есть уже вообще везде) нужен изначально другой подход, другие принципы, чтобы перестать запускать ракеты в космос на ста паровых двигателях. Нужны не просто принципиально другие устройства (не-АЛУ), а нужны такие не-АЛУ, которые будут работать на других математических методах и освободит современный мир от гнета нулей и единиц. Ну или хотя бы позволит создать принципиально другое устройство, персиватор/персивер, который станет основой дивного нового мира.