III. Možnosti budoucích počítačů
Jak jsme si ukázali dříve, i na současných běžně dostupných počítačích je možné vytvořit něco, co bychom již mohli nazvat umělou inteligencí. Ale na vytvoření umělé inteligence, která by se blížila lidské, nejsou současné počítače pravděpodobně dostatečně výkonné. Ale vývoj výpočetní techniky nejen že jde neustále dopředu, ale ještě se neustále zrychluje. Někomu se může zdát, že se ten vývoj musí někde zastavit, nebo alespoň zpomalit, že jsou hranice, které už nepůjde překročit. Pokud má na mysli počítače jako elektronická zařízení, pak má ovšem pravdu v tom, že se již blížíme k fyzikální hranici současné technologie výroby procesorů. Vývoj se ale nezastavil u elektronických číslicových počítačů. Jakmile nebude možné dále výrazně zvyšovat jejich výkon, nastoupí prudký rozvoj nových technologií. Již nyní postupují práce nad optickými, biologickými, chemickými, kvantovými a kdoví jakými ještě počítači. V čem mohou být tyto nové počítače lepší? Jedna z možností je zvýšit jejich rychlost. Největší rychlost, jaké je možné dosáhnout, je rychlost světla. Takže první co nás napadne, jsou optické počítače, kde místo elektronů hrají hlavní roli fotony. Navíc se optické součástky nezahřívají, co dává předpoklad pro jejich větší koncentraci a tedy i zkrácení drah, po kterých se signál přemisťuje. To všechno je ale stále málo. Například pro evoluční programování potřebujeme počítače mnoho milionkrát výkonnější než jsou současné počítače. Ale výhody optických počítačů nejsou omezeny pouze na rychlost. Jejich největší možnosti jsou pravděpodobně ukryty v interferenčních vlastnostech světla, které umožňují holografický zápis dat, současné zpracování ohromného množství údajů a pravděpodobně ještě mnoho jiných věcí, které si dnes ani nedovedeme představit.
Vidíme zde, že zvýšení výkonnosti počítačů nemusí vůbec souviset se zvyšováním rychlosti, ale ve způsobu koordinace při mohutném paralelním zpracování. A zde jsou obrovské možnosti před biologickými počítači. Už z toho důvodu, že k biologickým počítačům můžeme zařadit i lidský mozek. Od samého začátku tedy není pochyb, že biologické počítače mohou dosáhnout lidskou úroveň, a není žádný rozumný důvod k tvrzení, že ji nemohou překročit. V současné době existující DNA počítače vytvořené člověkem jsou sice dost pomalé, ale dokážou už řešit jednoduché úlohy. A jejich vývoj je teprve na začátku a stále se zrychluje. Biologický počítač nemusí vůbec připomínat lidský mozek. Byl již například vytvořen počítač z milionů bakterií s geneticky upravenou DNA schopný řešit matematické problémy. Jednou z výhod takového počítače může být i to, že s postupem času se bakterie množí a jeho výkonnost se zvyšuje. Biologické počítače mohou též být v budoucnosti hlavním kandidátem pro propojení počítače s člověkem, což může být nejefektivnější cesta k řešení těch problémů, na které počítačům chybí nápady a intuice a lidem rozsah paměti a rychlost analýz.
Existují ještě jiné možnosti, jak mohou vypadat počítače budoucnosti. Při hledání nových koncepcí je někdy dobré si připomenout, jak probíhal vývoj počítačů v minulosti. Hledat ideje a nápady, které předběhly svou dobu a nemohly být plně využity, ale ve spojení s novými technologiemi mohou dát překvapující výsledky. Například mnohem rychlejší než současné počítače byly počítače analogové. Podstatou analogového počítače je podobnost dvou různých systémů (tj. jejich analogie): zkoumaného systému a struktury analogového počítače při vhodně nastavených parametrech. Pokud šlo o elektronický analogový počítač, simuloval fyzikální děje pomocí elektrických veličin. Zpracovával spojité signály a výsledky dával téměř okamžitě, ale s omezenou přesností. Analogové počítače byly nahrazeny číslicovými počítači hlavně proto, že nebyly universální, bylo potřeba dost složitě propojovat potřebné funkční bloky a nastavovat parametry, abychom dosáhli shodnosti se zkoumaným systémem, a měly omezenou přesnost výsledků. Na určitém stupni rozvoje číslicových počítačů začalo být jednodušší modelovat fyzikální procesy pomocí číslicových počítačů, než vyrábět specializovaná analogová zařízení. Ale analogové počítače mohou vypadat úplně jinak, než vypadaly v minulosti. Mohou třeba využívat spinová skla nebo chemické reakce. Jedna z cest je též modelovat zkoumaný systém pomocí neuronových sítí. Přitom je možné, že něco takového probíhá i v lidském mozku, že jsou tam v neuronových sítích tvořeny struktury odpovídající analogovým modelům různých situací, ve kterých je potřebná rychlá reakce. Řešení nás pak napadá okamžitě, bez žádného přemýšlení, ani nevíme odkud přišlo. Je tedy možné, že náš mozek pracuje jako hybridní počítač – jedna hemisféra myslí logicky, ale relativně pomalu, a druhá obsahuje struktury pro rychlou intuici. Podobné řešení může dát dobré výsledky i při konstrukci počítačů.
Analogové výpočty mohou být užitečné všude tam, kde rychlost výpočtu je důležitější než přesnost. Přitom je ale možné, že s použitím nových technologií bude možné dosáhnout takové přesnosti, která bude úplně dostačující. A pokud ne, je možné konstruovat hybridní počítače, které nejprve analogově určí přibližné řešení a pak je číslicově zpřesní. Analogová část hybridního počítače se též může ukázat užitečná při řešení úloh, které nejsou algorytmizovatelné a se kterými si klasické počítače neví rady.
Ještě větší výkon mohou dosáhnout kvantové počítače. Využívá se v nich jev zvaný kvantová superpozice. Je to vlastnost elementárních částic nacházet se zároveň v několika různých stavech, která vyplývá z jejich vlnových vlastností. Mohou díky tomu reprezentovat ne pouze nulu nebo jedničku, co by odpovídalo jednomu bitu v klasickém počítači, ale i kvantové superpozice těchto dvou základních stavů, čili takzvaný qubit. Je dost obtížné představit si kvantový systém v superponovaném stavu, ale lze říci, že není ani ve stavu nula, ani ve stavu jedna, ale ani někde mezi nimi. Je prostě v obou stavech zároveň (ale pouze do momentu, než provedeme měření, které superpozici zruší). Díky tomu, že se v kvantovém počítači provádějí operace s qubity, tedy s více stavy současně, roste výpočetní síla kvantových počítačů se vzrůstajícím počtem qubitů přímo neuvěřitelně. Jestliže při využití jednoho qubitu můžeme vykonávat dvě operace zároveň, při dvou qubitech čtyři a při třech qubitech osm, pak při deseti qubitech už můžeme vykonat 1024 operací a při 100 qubitech zhruba 100 miliard miliard miliard operací zároveň. Objevuje se tu otázka, kde vlastně kvantové počítače provádějí své výpočty, jestliže se zdá, že mohou vykonat najednou více operací, než je atomů ve vesmíru. Existují třeba hypotézy o paralelních vesmírech, ve kterých probíhají paralelní kvantové výpočty, ale podle našich dřívějších předpokladů je možné, že výpočetní síla kvantových počítačů spočívá v tom, že elementární částice mohou couvat v čase, a mohou tedy provádět výpočty v tom samém okamžiku tak dlouho, dokud nenastane kolaps vlnové funkce. Bohužel se ukazuje, že kolaps vlnové funkce může nastat nejen pod vlivem jakéhokoliv měření, ale pravděpodobně může nastat též spontánně. Takže při velkém množství qubitů může být problém, aby program stihl dokončit výpočet. Ale možná je všechno úplně jinak.
V tuto chvíli nám však nejde ani tak o to, jak mohou počítače v budoucnosti vypadat, ani na jakých principech budou fungovat, jako spíše o to, jaké mohou mít možnosti. Pokud připustíme, že budou dávat možnost mohutného paralelního programování, můžeme očekávat prudký rozvoj různých evolučních metod. Paralelní programování je složité a nehodí se na všechny typy úloh, ale na evoluční programování se hodí ideálně. Při dostatečně výkonných počítačích mohou vznikat programy, které budou následně tvořit další programy, kterým už možná nebudeme vůbec rozumět, ale které budou řešit úlohy, se kterými si nevíme rady. Mohou též projektovat nové typy počítačů, nové typy neuronových sítí a evolučních metod, nové metody programování - a tím značně urychlit další vývoj informatiky i umělé inteligence.
Jak jsme si již dříve ukázali, musíme rozlišovat mezi tím, co se děje v nějakém virtuálním světě uvnitř počítače a mezi reálným světem. Pokud budeme mít k dispozici dostatečně výkonný počítač, je možné v něm stvořit virtuální svět, ve kterém se budou rozvíjet virtuální tvorové. Tu se mohou rozvíjet mnohomilionkrát rychleji než v reálném světě a brzy mohou dosáhnout takové úrovně, že si lehce poradí s úlohami, se kterými si my nevíme rady. Budou tedy v jistém smyslu inteligentnější než my, mohou mít dokonce jakési virtuální vědomí (o kterém my ale vůbec nebudeme vědět, ani nebudeme mít žádnou možnost se o něm přesvědčit). Tento virtuální svět může mít úplně jiné zákony, než jaké platí v našem reálném světě, ale můžeme se též snažit o co nejvěrnější model našeho světa. Budou pak tito tvorové podobní nám? A je vůbec nějaká šance, aby mohli mít vědomí podobné našemu? Zase záleží na tom, jak budeme rozumět slovo „vědomí“ a co to znamená „podobné našemu“. Jak by to třeba vypadalo, kdybychom se pokusili v počítači vytvořit horský potok. Můžeme udělat libovolně důkladný model, který bude simulovat vlnky a peřeje, víry a bublinky, ale pokud to bude pouze virtuální model, byť sebedokonalejší, bude mít ke skutečnému horskému potoku hodně daleko. Ale nemusí jít ani o tak složitý dynamický systém, jakým je horský potok. Stačí porovnat dům a jeho model v počítači. Model můžeme udělat do nejmenších detailů, ale i tak to, co je u domu nejdůležitější, a sice že v něm můžeme bydlet, počítačový model nikdy mít nebude.
Pokud chceme, aby počítač měl lidskou inteligenci, eventuelně i lidské vědomí, pak pravděpodobně nestačí sám výkon počítače. Jedna z možností je vytvářet roboty, kterým dáme lidské smysly, možnost manipulovat s reálnými objekty a necháme je vyvíjet se v reálném světě. Tu už se ale nedá provést milionkrát zrychlená evoluce, takže to může být způsob málo efektivní. Ale budoucí počítače samy mohou nalézt lepší řešení.
Pokud má počítač stvořit něco v reálném světě, musí k tomu mít odpovídající výstupní zařízení. V současné době jsou výstupní zařízení počítačů ještě dost primitivní, ale i tak dávají možnost tvořit něco v reálném světě. Například pomocí reproduktorů může počítač tvořit reálné zvukové vlny. Zrovna tak může do reálného světa emitovat světlo.
Již v současné době existují počítačové 3D tiskárny, které mohou na základě modelu v počítači vytvořit trojrozměrné předměty z různých umělých hmot. Ale je možné si představit, že v budoucnosti bude počítač schopný produkovat nejen zvukové nebo světelné vlny, ale i libovolné částice. Může pak být schopný ve svém virtuálním světě vytvořit inteligentní bytost, kterou pak poskládá z jednotlivých částic v reálném světě. To co je pro lidi příliš složité, může být pro budoucí počítače celkem jednoduchá záležitost. Je možné, že v budoucnosti budou inteligentní roboti hodnotit naši inteligenci tak, jak my dnes hodnotíme inteligenci šimpanzů nebo neandrtálců.