Гарвардский Некромант

Молекулярная динамика основана на симуляции движения молекул. Но попытка учесть поведение каждого атома потребовала бы огромных временных и энергетических затрат. Поэтому ученые используют эвристики – с некоторыми группами атомов обращаются как с единым целым и применяют к взаимодействию между ними правила более высокого порядка. Обычно результаты выходят достаточно точными, а экономия вычислений оказывается колоссальной. Впрочем, упрощенная модель неидеальна, и не все ее предсказания точны.

То, как абстракции высокого порядка помогают экономить время вычислений, легко показать на простом примере. Предположим, вам надо предсказать, сколько придется дуть в воздушный шарик, прежде чем он лопнет. Результат такого процесса определяется сложным взаимодействием индивидуальных молекул, из которых состоит шарик, газом внутри него, атмосферы снаружи и воздухом, поступающим из ваших легких. Одно лишь описание индивидуальных молекул, их скорости, энергии и взаимодействий превращается в вычислительный ад! Но с задачей справится даже школьник, если применит простые высокоуровневые правила – формулы, оперирующие такими концепциями, как давление, объем и температура. Лопнет шар или нет, будет зависеть еще и от нескольких числовых значений, описывающих материал, из которого он сделан.

Стоит найти эмерджентные правила более высокого порядка, удовлетворительно описывающие сложную систему, – и вам уже нет дела до отдельных молекул. Кроме того, если вы знаете, как ведет себя один шарик при определенных условиях, вы можете предположить, что и другой поведет себя похожим образом. И никаких дополнительных вычислений не понадобится.

Расскажу анекдот про физика, математика и инженера. Их попросили установить объем красного резинового шара. Физик поместил шар в стакан воды, измерил объем вытесненной жидкости и получил нужный ответ. Математик измерил диаметр шара и провел несложное вычисление. Инженер открыл таблицу стандартных размеров красных резиновых шаров и выписал искомое значение. Если симуляция будет работать, как инженер из анекдота, то получит приемлемые результаты, сэкономив время.

Разумеется, упрощенные решения не лишены недостатков. Могут возникать исключения, когда система должна повести себя одним образом, но что-то не учтено – и она ведет себя иначе. Например, воздушный шарик внезапно лопается без видимой причины – произошел баг симуляции, или попросту «чудо». Баг стоило бы исправить, добавив еще один тип воздушного шарика в таблицу «стандартных красных резиновых шаров».

В такой симуляции законы физики будто бы всегда работают, но «магия» все равно происходит со сложными биологическими объектами – мышами, червями или людьми.

Есть и другие способы сэкономить время вычислений. Согласно поговорке, хорошая научная фантастика должна объяснить парадокс Ферми – почему инопланетяне молчат. Я полагаю, что хорошая теория об устройстве Вселенной тоже должна попытаться ответить на этот вопрос. Осмелюсь предположить, что никаких сигналов от инопланетной жизни мы не получаем потому, что планеты за пределами Солнечной системы «процедурно сгенерированы». Детали появляются только тогда, когда мы изучаем их ближе, а все остальное время они моделируются как единое целое, словно воздушный шарик из предыдущего примера. Симуляция может редуцировать целые планеты или звездные системы до нескольких десятков параметров, вместо того чтобы работать с числом атомов, которое достигает порядка 10⁵⁶ для одной лишь нашей Солнечной системы. Так симуляция заработает намного быстрее. К сожалению, я не физик, поэтому не знаю, как проверить эту часть гипотезы.

– Я думаю, хорошая аналогия с вашей идеей о симулированной вселенной – фильм «Шоу Трумана». Главный герой жил, не подозревая, что все вокруг него – постановки и декорации. А еще на ум приходит эпизод «Шоу закрыто» из «Южного Парка», где оказалось, что Земля – инопланетное реалити-шоу.

– Вынужден вас расстроить: аналогии не идеальны. Люди и инопланетяне не управляют нашим шоу. Да оно как бы и не шоу вовсе.

– А что, если все-таки шоу?

– Ну хорошо. Кто знает? Но меня волновало другое. Почему люди оказались особенными? Если целью симуляции служат некие вычисления, то каким образом их результаты извлекаются из нее? Смерть организма – это конец его симуляции как сложной системы. Это момент, когда можно вытащить данные из симуляции и внимательно их рассмотреть, изучить, препарировать. Целью симуляции могло бы стать создание некой интеллектуальной собственности: знаний о виртуальной вселенной или, возможно, чего-то творческого, вроде историй или сценариев фильмов. В таком случае симуляции пришлось бы самостоятельно научиться определять источники необходимых знаний. А кто обладает наибольшим знанием о симуляции изнутри?

– Люди. Особенно ученые.

– Именно! Я полагаю, что часть симуляции в процессе своего развития научилась определять в меру разумные объекты внутри себя и извлекать из них информацию о своем существовании.

– Как самопознание?