ChúngTa.com

Phải chăng tự nhiên và sự sống là những cỗ máy phức tạp nhưng lại tuân theo những mệnh lệnh đơn giản? Đó là câu hỏi do Stephen Wolfram đặt ra. Theo nhà nghiên cứu này, các quy luật đó ông đưa ra có thể giải thích mọi sự vật hiện tượng, từ đơn giản nhất như các dòng chảy, sự phát triển của các tinh thể hoặc củacây cối đến những hiện tượng phức tạp và nhiều biến động như diễn biến trên thị trường chứng khoán. Thậm chí chúng còn cho phép tạo ra các quy luật chung nhất như cơ học lượng tử hoặc thuyết tương đối chung! Đây là chưa kể đến lĩnh vực nghệ thuật với những minh họa giúp người xem đi từ ngạc nhiên này đến ngạc nhiên khác. Chỉ một vài chỉ dẫn đơn giản, một vài màu sắc và một chút kiên nhẫn là bạn sẽ thấy xuất hiện những môtip không thể chê vào đâu được. Tổng hợp những quy luật này tạo thành một “cỗ máy khoang ngăn tự động”.

"Khoang ngăn”, bởi vì đó là những lỗ nhỏ có khả năng tồn tại ở nhiều trạng thái được thể hiện bằng những màu sắc khác nhau. Tự động bởi vì trạng thái của các ngăn này tự phát triển theo các quy luật đơn giản và theo trạng thái của ngăn bên cạnh. TheoJean-oaude Heudin của Cụm Đại học Léolardde Vinci (Pans-la Defense), đó là một vật chất ảo. JeanPhiloppeRennard, chuyên gia tư vấn tin học lại cho rằng đó là ”một tầm nhìn”.Còn bản thân tác giả lại khẳng định đó là "một khoa học mới".

Stephan Wolfram - nhà khoa học trẻ người Anh đã khuấy động giới khoa học với cách lý giải rất mới của anh về tất cả những sự kiện, hiện tượng từ đơn giản đến phức tạp nhất. Cuốn A New Kind of Science (Một khoa học mới) dày 1.200 trang, do Wunderrkind Stephen Wolfram tự xuất bản vào tháng 5/2002, ngay lập tức trở thành best-seller.Thông điệp của cuốn sáchlà những hiện tượng phức tạp có thể xuất phát từ những quy luật hết sức đơn giản và thực tế là toàn bộ vũ trụ có thể được lý giải chỉ bằng một chương trình máy tính cơ bản. Là chủ một doanh nghiệp phần mềm, Stephan Wolfram, 43 tuổi, đã đạt được học vị Tiến sĩ vật lý lý thuyết ở tuổi 20 và một năm sau đó đạt giải thưởng tài năng McArthur. Lý thuyết của Wolfram dựa vào chương trình máy tính có tên gọi là máy tự động tế bào (cellular automaton). Hãy lấy một tờ giấy chia ô ly và tô màu vào một số ô bất kỳ ở hàng trên cùng. Sau đó, tiếp tục tô màu hàng tiếp theo với một quy luật định trước. Ví dụ, sẽ tô màu một ô vuông khi ô ở thẳng trên nó và ô chéo nó về phía phải hoặc phía trái ở trên là những ô đã được tô màu. Tiếp tục lặp đi lặp lại như vậy 10, 20 hoặc thậm chí hàng nghìn lần, chúng ta sẽ thu được một bức tranh khá tinh xảo và phức tạp. Bằng phương pháp này, Wolfram đã thu được một số mô hình của tự nhiên, ví dụ như bông tuyết. Trước lý thuyết này, nhiều nhà khoa học cho rằng sự trùng hợp đó không có nghĩa là sự sống xuất phát từ những chương trình đơn giản. Theo Ray Kurzwed, một chuyên gia về AI (trí tuệ nhân tạo), phương pháp mới của Wolfram rất lý thú nhưng để lý giải cho những hiện tượng phức tạp như con người chẳng hạn, người ta không chỉ sử dụng một vài dòng mật mã bởi chúng ta không thể bỏ qua sự tiến hoá với quá trình chọn lọc tự nhiên. Nhưng cũng chính Kurzweủ nói rằng mặc dù có nhiều ý kiến phản bác nhưng ý tưởng của Wol- fram rất đáng được ghi nhận. Được trình bày rõ ràng mạch lạc với gần 1000 bức đồ hoạ máy tính minhhoạ, cuốn sách này cho phép không chỉ các nhà khoa học mà cả những người yêu thích khoa học không chuyên cơ hội tiếp cận với một tư tưởng hứa hẹn sẽ tạo nên cuộc cách mạng trong nhận thức của chúng ta.

Chỉ với 256 quy luật cũng đủ để mở ra một thế giới mới.

Nhưng chưa hết Astephen Wolfram còn chứng tỏ được rằng tổng hợp những quy luật này tạo thành một cỗ máy toàn năng, nghĩa là chúng có thể kích thích mọi hoạt động. Những chiếc máy tính của chúng ta là những cỗ máy toàn năng nhưng quả phức tạp. Còn những cỗ máy tế bào lại đạt kỷ lục về sự đơn giản: ba ngăn bên cạnh và hai trạng thái, tức là 8 quy luật là đủ. Như vậy, Tự nhiên, Sự sống, Con người và Vũ trụ - những cỗ máy phức tạplại tuân theo những quy luật hết sức đơn giản.

Luật chơi

Một cỗ máy tế bào đơn giản có thể tạo ra 256 quy luật để giải thích rất nhiều điều. Mời bạn tập quen với trò chơi mới của sự sống.

1. B.a.-ba

Một cỗ máy tế bào là một chương trình hoạ đồ tin học. Nó được cấu thành từ một tập hợp các tế bào hoặc nhiều khoang được phân chia trên một ma trận và có khả năng có nhiều trạng thái (ít nhất là hai). Ở mỗi giai đoạn, trạng thái của các tế bào này thay đối tuỳ theo trạng thái của các ngăn bên cạnh. Có rất nhiều cỗ máy phân biệt với nhau bằng số, trạng thái được thể hiện bằng các màu sắc khác nhau, số các ngăn "bên cạnh" (bên cạnh có thể được hiểu là các tế bào kề bên cho đến vô cùng!), chiều (một hoặc hai hoặc ba chiều không gian) và hình thể của ma trận (phẳng, cầu...). Danh sách các quy luật giao thoa giữa các tế bào nàycó thể rất đa dạng. Các cỗ máy tế bào đơngiản nhất sử dụng hai trạng thái, được biểu diễn bằng mâu xanh nhạt và xanh sẫm và một chiều không gian duy nhất. Hãy quan sát một đương ô vuông màu xanh nhạt. Chuyển ô giữa thành màu xanh sẫm. Ở giai đoạn thứ hai, chúng ta phải lấp đầy dòng thứ hai tuỳ theo trạng thái của các tế bào ở bên trên đồng thời tuân theo tất cả những quy luật sau:

Và cứ tiếp tục như vậy...cuối cùng chúng ta sẽ thu được một hình có hai chiều bằng cách ghép dòng nọ lên dòng kia. Như vậy có thể biểu diễn sự cơ động của hệ thống, nghĩa là sự phát triển của các cấu trúc, nhờ có chiều thứ hai - chiều của thời gian. Nhìnchung, trong các cỗ máy tế bào, thời gian và không gian gắn bó với nhau chặt chẽ. Trong trường hợp giới thiệu ở đây, chỉ có 256 quy luật có thể (28) đối với các cỗ máy này. Nếu tính đến ba trạng thái, chúng ta sẽ thu được 327 khá năng!

2. Một trong số 256 quy luật

Sau 8 lần lặp lại, chúng ta thu được kết quả như sau:

3. Trò chơi của sự đa dạng

Khi đã tìm ra quy luật, chúng ta sẽ phát hiện được một thế giới cực kỳ đa dạng về cấu trúc. StephenWolfram xếp chúng thành bốn nhóm quy luật cơ bản khác nhau nhưng có cùng điều kiện ban đầu.

4. Cỗ máy toàn năng: Quy luật 110

Ngược lại, cùng một quy luật nhưng lại tạo ra những thế giới khác nhau tùy thuộc vào điều kiện ban đầu. Đây chính là trương hợp của quy luật 110. Kết quả của các quy luật này rất khác nhau. Ở đây, chúng được thể hiện theo kích thước con người trên Biowal của Đại học bách khoa bang Luisana, Mỹ. Đây là quy luật mà Wolfram rất thích vì ông đã chứng tỏ rằng nó là cỗ máy toàn năng theo nghĩa nó có thể tính toán bất cứ cái gì. Và đây cũng là cỗ máy toàn năng nhỏ nhất thế giới!