Framtidens superdatamaskin regner med kvantebits. Det vil gi superkraft til behandling av store datamengder og kompliserte utregninger.

Forskere har i mange år forsøkt å utvikle supermaskinene, men kvantebits er svært  ømfintlige og brytes lett ned.

Nå har danske forskere funnet fram til en enklere metode for å skape de særegne kvantetilstandene man trenger.

Kvantedatamaskiner regner med kvantebits i stedet for vanlige bits, og det gjelder å få flere kvantebits til å arbeide sammen. Derfor de må bringes i en tilstand som de har til felles. Det kalles entanglement, som best kan oversettes til sammenfiltring.

– Første skritt mot en kvantedatamaskin er entanglement. Uten det kommer vi ikke i gang, forteller Anders Søndberg Sørensen, som er professor i kvanteoptikk på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Sammen med stipendiat Florentin Reiter regnet han seg frem til en måte som gjør det lettere å oppnå sammenfiltringen.

Deretter fikk de fysikere fra National Institute of Standards and Technology i USA til å sjekke at metoden faktisk virker. Og det gjør den.

Metoden beskrives i en artikkel i siste nummer av tidsskriftet Nature.

Kvantesystemer er ømfintlige

Kvantesystemer, hvor flere kvantebits er sammenfiltret, er vanskelige å ha med å gjøre. De er ømfintlige og brytes ned ved den minste forstyrrelse.

Hittil har fysikerne isolert systemene så godt de har kunnet. Men de danske fysikerne er gått en helt annen vei.

De har snudd problemet på hodet og spør seg om forstyrrelser av kvantesystemet kan være en fordel.

Forstyrrer med vilje

I det amerikanske eksperimentet, som er basert på den danske teorien, styrer fysikerne måten kvantesystemet – i form av to berylliumatomer – vekselvirker med omgivelsene. På den måten blir det mulig å bringe kvantesystemet i den helt rette, sammenfiltrede tilstanden.

– Atomene må snakke med hverandre, men de må ikkesnakke med omgivelsene – det ødelegger alt. Det har vært tankegangen tidligere, forteller Anders Sørensen.

– Men vi har vist at man faktisk kan utnytte forstyrrelsen. Hvis vi har full kontroll over måten atomene vekselvirker med omgivelsene, kan vi klare å lage en kvantedatamaskin.

To atomer filtres sammen

Eksperimentets kvantesystem består av to berylliumatomer med elektrisk ladning. De er kjølt ned mot det absolutte nullpunktet, -273,15 grader celsius. Her ligger atomene så stille at de kan arbeide sammen.

Systemet rommer også to magnesiumatomer som fungerer som en form for kjøleelementer. Men det er berylliumatomene som er stjernene. De bringes inn i en felles, sammenfiltret kvantetilstand, slik at de i prinsippet kan brukes i en kvantedatamaskin.

Dette skjer ved hjelp av laserpulser. I løpet av fire–fem mikrosekunder står forskerne tilbake med kvantebits som er perfekt sammenfiltret.

Fysikerne må vente

– Til sammen kan atomene – to kvantebits – være i fire forskjellige tilstander. Bare en av dem er sammenfiltret, de tre andre er vi ikke interessert i, sier Anders Sørensen.

– Vi har funnet fram til noen helt bestemte laserpulser som gjør at atomene, hvis de er i feil tilstand, blir kastet oppover. Så er det bare å vente til de er på plass.

Dette er en smartere metode enn den  fysikerne tidligere har brukt, der de også bruker lasere for å få atomene til å komme i den helt riktige tilstanden, men der de påvirker atomene med nøye avmålte laserpulser, for deretter  stoppe på akkurat riktig tidspunkt. Til slutt må de forhindre at kvantesystemet blir brutt ned av forstyrrelser fra omverdenen.

Flere kvantebits er veien fram

Kvantedatamaskiner med to bits er imidlertid ikke til mye nytte. Med den tradisjonelle metoden har fysikerne kommet opp på 14 kvantebits, men det er fortsatt langt igjen til noe som kan være nyttig. Da kreves det hundrevis eller tusenvis.

Spørsmålet er om forskerne på Niels Bohr Institutet har funnet en snarvei.

– Vi arbeider med å bruke metoden til systemer med flere kvantebits. Nå har vi prøvd ideen i laboratoriet, og det fungerer fint med to atomer. Så får vi se hvor langt vi kan komme. Dette er en ny vei å gå, men vi vet fortsatt ikke om det vil fungere bedre. Vi blir nødt til å gå litt lenger for å undersøke det, forteller Sørensen.

– I prinsippet ville det være mulig å lage en kvantedatamaskin utelukkende basert på ideene våre. Vi vet at det er mulig, men vi vet ikke om det er den beste måten. Men det er ikke nødvendigvis enten-eller, for kvantesystemer basert på våre metoder kan også inngå som deler i en større kvantedatamaskin.

Forstyrrende støy kan man aldri unngå, så under alle omstendigheter må en kvantedatamaskin bruke et system å rette feil.

Maskinen trenger hele tiden adgang til nye sammenfiltrede tilstander, og det blir kanskje lettere med den nye metoden.

Referanse:

Y. Lin, J. P. Gaebler, F. Reiter, T. R. Tan, R. Bowler, A. S. Sørensen, D. Leibfried & D. J. Wineland: Dissipative production of a maximally entangled steady state of two quantum bits, Nature (2013), DOI:10.1038/nature12801. Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Lørdag 26. oktober: Nesten 4000 mennesker har inntatt det gigantiske konsertteltet under UKA i Trondheim. Mens The Tallest Man on Earth er i gang med oppvarminga, strømmer stadig flere publikummere til for å se studentfestivalens kanskje største headliner: Det amerikanske bandet The National.

Når kveldens hovedattraksjon entrer scenen vil jubelen fra publikum, som kjemper om en plass så langt fram som mulig, nå et lydnivå på minst 95 dBA; som er fire ganger mer enn hva arbeidsmiljøloven anbefaler.

Deretter vil låtene nå fansen med enda mer kraft – takket være det som blant annet er anslått til å være verdens nest kraftigste sub-woofer, ifølge UKAs pressekontakt Synne Sollie.

Alle hjerter gleder seg. Om ørene våre gjør det samme, er det kanskje ikke så mange som tenker på.

Science uten silence

IKT-forsker og akustiker Tron Vedul Tronstad i Sintef er blant de få som er over gjennomsnittet opptatt av hva som skjer med øret når det utsettes for støy og høye lyder. Målet med forskningen hans er å avdekke hva som faktisk gir hørselsskade.

I en grå Moelven-brakke like bak konsertteltet, har han nå satt opp et forsøk som skal avdekke hvor mye lyd vi faktisk eksponeres for i løpet av denne konserten. Snart skal PC-en hans motta måledata fra åtte konsertdeltakere.

Utstyrt med fire små, men supersensitive mikrofoner festet på skuldrene og hver sin opptaksenhet, skal de snart ut på oppdrag: Jobben de har fått er å overvære konserten inne i teltet, og å levere utstyret til avlesning i brakka etterpå.

Målingene de tar skal sammenliknes med målinger tatt fra en mikrofon som henger under taket i teltet og måler støynivået under hele festivalen. Ingen protesterer særlig på oppgaven.

Døende gresshopper

– Men hvorfor er du så interessert i hvordan ørene våre har det på en konsert som ikke varer mer enn et par timer?

– Det vi vet, er at vi faktisk skades av høy lyd, men ikke hvordan dette skjer. I jakten på mer kunnskap om det har vi gjort målinger av hørselen til 13 funksjonærer før og etter alle konsertene her i storteltet under UKA.

– Det vi ser er at hørselen til alle påvirkes i negativ retning, men at det er snakk om midlertidige skader. De fleste fikk det vi kaller dotter i ørene etter konsertene.

Det som bekymrer forskerne mest er imidlertid ikke konserter alene, men ungdommens musikk- og dataspillvaner. Mange går konstant med lyd på ørene. I dag vet vi for lite om hva det gjør med hørselen vår.

– Det blir jo sagt at når vi blir eldre dør gresshoppene – underforstått at vi ikke lenger klarer å høre lyden fra dem. Det vi er redde for er at gresshoppene skal dø før tida, som et resultat av våre moderne musikk- og lydvaner.

– Det vi ser at stadig flere får skader som for eksempel tinnitus – best er kjent som øresus, sier Tronstad.

• Les også: Håp om tinnitus-kur

Tinnitus oppleves som en konstant pipelyd i øregangen.  Men lyden er ikke reell. Det er rett og slett nervene som spiller hjernen et puss:

– De fyrer av signaler som hjernen oppfatter som lyd, forklarer Tronstad.

En generasjon av hørselsskadde?

Hørselsskader er en stor kostnad, både for de som rammes og for samfunnet: Samfunnskostnadene forbundet med støy og hørselsskader er beregnet til 9 milliarder pr år, ifølge Statistisk Sentralbyrå.

– Derfor er det er nødvendig å forske mer på hva vi faktisk tåler av lyd, sier Tronstad.

Er retningslinjene som i dag brukes i arbeidsmiljøsammenheng gode nok? Hvorfor er det store individuelle forskjeller på hva vi tåler eller ikke? Og kan vi gjøre noe for å forebygge eller bidra til raskere restitusjon, etter å ha blitt utsatt for høy lyd?

Øret er til en viss grad som en muskel, forklarer forskeren. Det kan reparere seg selv om det får hvile. Såfremt lydeksponeringen ikke har vært så kraftig at skaden blir permanent. Skjer det, må vi leve med skaden livet ut.

– Vi vet at for eksempel en konsert sannsynligvis vil gi oss en liten, men midlertidig skade. Men med hvile, altså nok stillhet i ettertid, vil det restitueres.

– Hvis man derimot ikke lar hørselen hente seg inn igjen, kan vi få en permanent skade. Det er nettopp dette som bekymrer oss med bruk av hodetelefoner kontra konserter, fordi øret ikke får nok hvile, forklarer Tronstad.

Lyd påvirker øret selv om den ikke er høy. Jevn lyd over lang tid kan være like skadelig som høy lyd i kort tid, forklarer forskeren, og legger til at amerikanske forskere nå jobber med å utvikle kosttilskudd som skal hjelpe til med restitusjon og forebygging.

Marsvin på superdiett

Ved University of Florida er et knippe forskere opptatt med å teste ut om enkelte typer antioksidanter har gunstig på virking på hørsel. Så langt har det gjort forsøk med marsvin som virker lovende, og nå er de i gang med forsøk på mennesker. 

– Uansett vil aldri kosttilskudd kunne hindre skader som oppstår av ekstrem lydpåvirkning.

– Men i framtida kan vi kanskje kjøpe konsertpotetgull tilsatt stoffer som skal virke positivt på de ørsmå hårcellene i sneglehuset innerst i øret for å både forebygge og lette restitusjon, sier Tronstad med et glis.

Flere år med støymålinger

Så er bandet i gang og forsøkskaninene ute av brakka – med beskjed om å nyte kvelden og levere utstyret etter konserten. Målingene som da skal lastes ned, er bare en liten del av et stort puslespill av lydmålinger som skal bidra til å avdekke hva et øre tåler i løpet av et langt liv.

Forskerne ved Sintef skal nemlig samle det de kaller «dosedata» fram til 2016. Det betyr at de samler data fra lydeksponeringer i mange sammenhenger. Fra før er det særlig offshore-personell som har vært i forskernes søkelys.

– Statoil er svært interessert i dette. De har jo gått til innkjøp av avansert hørselvern som har evnen til å filtrere bort skadelig lyd samtidig som det gjør det mulig å kommunisere. Dette gir oss helt unike måledata, sier Tronstad.

Nå jakter forskerne på enda flere data med ulike lydkilder, og derfor er de her under konsertene på UKA. Målet er til slutt å ha nok data til å avsløre de viktigste parameterne for hvilke doser av lyd som gir skade og ikke.

Stress øker faren for skade

Noe forskerne vet kan øke faren for skade, er stress. Når kroppen utsettes for stress øker kroppen produksjonen av såkalte frie radikaler. Dette er molekyler som kan skade cellene i kroppen og som også er knyttet til hørselsskade.

• Les også: Hva er verst for hørselen: festival eller øretelefoner?

Dette er en faktor som forskerne tror bidrar til at høy lyd kan oppleves forskjellig, og gi ulik skade.

– Om man er på en konsert og er avslappet og nyter musikken, ser det ut til at vi tåler mer enn om vi utsettes for samme lydnivå i form av uønsket høy lyd, forklarer forskeren.

Tilbake til laben

Etter nesten to timer signaliserer vokalisten at det ikke blir ekstranummer gjennom å kaste både mikrofonen og stativ til publikum, og åtte monitorerte konsertdeltakere møtes i brakka bak teltet. 

Forsker Tron Vedul Tronstad laster spent ned data fra de 32 små, men sensitive mikrofonene de har båret på skuldrene. Alt har virket som det skal.

Stemmer målingene som i kveld er tatt under telttaket med lydeksponeringen tilskuernes utstyr dokumenterer, kan det spare ham for mye jobb i jakten på nye erfaringsdata i framtida.

Og mens publikum rusler nynnende ut i trøndernatta på jakt etter flere øl og godt selskap, setter forskeren kursen en helt annen vei: Han skal en tur på laben.

En kjølig sommerdag i en typisk norsk skog. Det flate morgenlyset gir ikke skygger.

Oberstløytnant Geir Karlsen forsøker først å få et overblikk ved å ta et «snap shot» av scenen han har foran seg. Er det noe unormalt i myra der?

Han ser ikke noe ved første øyekast, og begynner å søke seg systematisk gjennom bildet. Først fjernt, så nærmere. Hvor er fienden? Der!

– Klar, sier han.

– Pling, sier datamaskinen.

Kopierer naturen

Scenen han nettopp analyserte fant sted på en stor dataskjerm i en kjeller ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI).

Karlsen er en av nærmere 150 militære testpersoner som skal gi forskerne statistikk på hvor vanskelig det er å oppdage ulike typer kamuflasjemønstre ute i forskjellig terreng.

– Når du kommer rundt et hushjørne og ser en fiende på 15 meter, kan det ha en del å si om du har to eller femten sekunder på deg før du blir sett, poengterer FFI-forsker Morten Søderblom, som er ansvarlig for testen.

Forsvaret vil derfor gjøre mønsteret og fargene i uniformene og tekstilene de bruker i felt vanskeligere å oppdage. Til det bruker forskerne to kamuflasjeprinsipper vi finner igjen i naturen.

Det ene er mønster som går mest mulig i ett med omgivelsene – en etterlikning av egenskapene til en kameleon eller en flyndre på mudderbunn.

Det andre kamuflasjeprinsippet er mønster som bryter opp formen og omrisset til personen, som på en leopard med to svært ulike farger i et ikke-repeterende mønster.

Flekker og farger

Vi mennesker skiller lett ut silhuetter som likner oss selv i naturen. En helgrønn jakke i skogen vil derfor skille seg ut, selv om fargen i seg selv er godt tilpasset bakgrunnen.

Dersom jakken isteden har et flekkete mønster, brytes silhuetten opp. Det gjør jakken vanskeligere å oppdage. Dette er grunnen til at militære uniformer som regel består av flekkete mønstre.

Skarpe fargeforskjeller, som hos leoparden, kan paradoksalt nok gjøre en person vanskeligere å få øye på i naturen. Dette skyldes at forstyrrende fargemønstre bryter opp det gjenkjennbare omrisset, orienteringen og store flater på en person.

Størrelsen på de ulike fargeflatene i mønsteret spiller en viktig rolle. Er disse for små, vil de for lett smelte sammen til en effektiv farge, og vi mister effekten av å bryte opp omrisset av personen.

Blir fargefeltene derimot for store, blir mønsteret i seg selv avslørende på kort avstand.

Matematiske fasonger

En mulig løsning er å lage mønstre som er inspirert av fraktaler. Fraktaler er matematiske figurer som gjentar formen sin dersom vi zoomer mer og mer inn i figuren.

Mønstre som minner om fraktaler kan redusere kontrasten til omgivelsene.

Det beste resultatet tror forskerne at de vil oppnå ved å bruke en kombinasjon av fargetilpasning og forstyrrende mønstre.

De satser på mønsterstrukturer som kan gi effekt både på kort og lang avstand, og har laget ulike mønstre for å skape en slik helhetseffekt.

Tilpasset ørkenen

Dataskjermen i testrommet viser neste scene, i et nytt terreng. Geir Karlsen, testperson 146, befinner seg plutselig i et ørkenlandskap.

Et lite, sandfarget hus ligger i venstre utkant, en steinrøys skaper skumle muligheter for å gjemme seg, og åsen der borte er ikke helt oversiktlig.

Han sveiper bildet med blikket. Ser ikke noe med en gang nå heller. Er det noen uniformerte farer her? Mellom steinene der?

– Klar!

– Pling!

Forskerne sammenlikner mønstrene på dagens uniformkamuflasje med nye alternativer i testen. De kan lære av erfaringene norske soldater har gjort med farger i landskapet og effekter av dagens uniformer i tidligere internasjonale operasjoner, som i Afghanistan.

Nye uniformer

Forskerne skal se på forbedringer av hærens sommeruniform og finne en ny variant av uniformen for internasjonale operasjoner, som har lysere farger enn den norske uniformen.

På lengre internasjonale operasjoner kan soldatene så få modifisert mønstrene etter hvilket landområde – altså hvilket terreng – operasjonen finner sted i.

Karlsen har både vært i Kosovo og Afghanistan, og han kjenner godt terrenget i Norge.

– Det er ikke så mye lettere i virkeligheten enn her på skjermen, selv om folk i virkeligheten kan finne på å røre på seg, mener han.

Soldater fra Forsvaret har allerede vært inne i NTNU sin virtuelle verden for å trene på kulturforståelse før avreise til Afghanistan. I går var det operasjonssykepleiernes tur.

– Mamma, er du her? spør Maria Lorås og gråter litt i mikrofonen hun har foran seg. Lorås er sykepleier, og videreutdanner seg ved Høgskolen i Sør-Trøndelag (HIST) for å bli operasjonssykepleier.

Men nå spiller hun fem år gamle Kristoffer i Second Life, en internettbasert virtuell verden.

– Jeg er redd og har vondt i magen, hvor er du mamma?

– Jeg er her, og skal være med deg hele tiden, svarer medstudent Ellen Hindberg og lurer på om ikke sønnen kan få noe smertestillende snart.

Trene mer på kommunikasjon

Ekaterina Prasolova-Førland, førsteamanuensis ved Program for læring med IKT ved NTNU, har laget det virtuelle operasjonsrommet som i går ble testet av ni studenter ved HIST.

Prasolova-Førland har laget spillet sammen med student Nils Kleven. Hensikten er at helsearbeidere kan øve på kommunikasjon i forbindelse med mottak av pasienter.

– Vi håper at dette blir en suksess og starten på flere spill i utdanningen av sykepleiere og leger, sier Prasolova-Førland.

Hun fikk god erfaring med operativt arbeid etter at hun og kollega Mikhail Fominykh laget en virtuell afghansk landsby på oppdrag fra Forsvaret for å trene soldater i kulturforståelse og samarbeid før avreise til Afghanistan.

Gjennom rollespillet i landsbyen kunne soldatene blant annet trene på hvor de skulle sitte hvis de ble invitert inn hos en familie, hvordan de skulle samarbeide med tolken, hvordan de skulle henvende seg til en kvinne i burka og hva betyr det å komme til en landsby hvor det kun er barn og kvinner.

Det var mulig å lære av feil uten at de fikk konsekvenser i virkeligheten.

Kan øve så mye de vil

– Mange av soldatene fikk en aha-opplevelse gjennom spillet, og de fikk bedre empati og innsikt i hva de andre rollefigurene tenkte, forteller Prasolova-Førland.

Hun mener at denne modellen nå med hell kan brukes av andre.

– I USA er det flere steder standard å bruke virtuelle spill i utdanning av sykepleiere og leger. Antall timer studentene kan trene blir dermed uavhengig av antall fysiske rom som er tilgjengelig og tilgang på pasienter.

Studentene kan trene når som helst på døgnet, og så lenge de vil.

– Her i Norge er det også få timer med kommunikasjon på timeplanene for legestudentene, fortsetter Prasolova-Førland.

Lære å samarbeide bedre

Frank Lindseth, førsteamanuensis hos Institutt for datateknikk og informasjonsvitenskap ved NTNU, mener at spill bør brukes av mange yrkesgrupper.

– Det er mange eksempler i Norge på at ulike enheter ikke klarer å samarbeide godt nok under en katastrofe. Eksempler på det er både 22. juli og bussdrapene i Årdal.

– Å bruke virtuelle spill med ulike scenarier kan bidra sterkt til at mengden med trening lett kan økes. Og det for en billig penge, sier Lindseth.

Han mener at både forsvaret, politi, brann og helsevesenet er meget velegnede enheter for å drive trening gjennom spill.

– Scenariene er velkjente og lette å bygge opp, fortsetter Lindseth.

Nå ønsker han og Prasolova-Førland å lage spill for legestudenter slik at de for eksempel kan dykke inn i en blodåre, og lære om ultralyd. Eller å spille seg gjennom en hel operasjon.

 

To sjakkspillere over et brett. De er fanget i en flate av 64 svarte og hvite felt.

Spillerne kjemper på en stilisert slagmark med ett mål: Å uskadeliggjøre motstanderens konge.  Shāh māt – persisk for kongen er hjelpeløs.

Stilisert krig

– Sjakk er kort og godt et fantastisk spill som jeg elsker av hele mitt hjerte. Det er like viktig for meg som religion er for mange andre mennesker.

Ordene kom fra Jøran Aulin-Jansson, president i Norges Sjakkforbund. Jeg intervjuet ham på radio for over ti år siden.

Den gangen var innfallsvinkelen USAs angrep på Irak, to dager tidligere. Jeg forsøkte å sammenligne sjakkens stiliserte krig med virkelige kriger.

Noen ganger utfolder krigene seg med samme strenge logikk som sjakkspillet. Den kalde krigen var et eksempel på det.

USA og Sovjet voktet hverandres trekk. Avskrekkingens strenge logikk tilsa uavgjort, fordi begge ville tape.

Spillets skjønnhet

Men stormaktsspillet hadde, som sjakk, sin skjønnhet og fascinasjon for spillerne.

– Statsledere er jo mennesker, og kan bli grepet av spillet logikk og spillets dynamikk, fortalte John Kristen Skogan meg den gangen.

Nå er han seniorforsker emeritus ved Norsk Utenrikspolitisk Institutt. Han fortsatte:

– Hvis du anstrenger deg for å få noe til, som du legger stor vekt på, og så lykkes det …

– Kall det skjønnhet eller kall det tilfredstillelse eller hva du vil – men det er stort, ja!

River brettet vekk

USAs invasjon i Irak var annerledes. USA hadde de hvite brikkene. Hvit spilte første trekk, og var overmodig.

Men hva om motspilleren ikke respekterte spillets logikk? Hva om motspilleren rev brettet vekk under brikkene?

Da overtar den ytre virkeligheten. Bilbomber, korrupsjon og religiøs fanatisme passer ikke inn i sjakkens -eller krigens – avtalte regelverk.

Skitten virkelighet

Den samme motsetningen mellom rendyrket spill og skitten virkelighet kommer til syne i en artikkel av den danske samfunnsforskeren Christian Madsbjerg på VentureBeat, et nettsted for ny teknologi.

– Mange teknologioptimister peker triumferende på hvordan datamaskiner har etterlatt den svakelige menneskehjernen i støvet når det kommer til slike tankeoppgaver som å svare på spørsmål i Jeopardy eller spille sjakk.

– Men denne idéen yter ikke rettferdighet til undrene i menneskehjernen, og heller ikke til det forbløffende potensialet til nåtidas teknologi, skriver Madsbjerg.

Kvantesprang til den ytre verden

Hans hovedpoeng er: Menneskehjernen er ikke først og fremst en logisk analysemaskin, slik som datamaskinen.

– Du kan si at mens datamaskiner utmerker seg med å følge regler, så er vi mennesker på vårt beste akkurat når vi bryter regler, skriver han videre.

For eksempel når vi ikke lenger aksepterer sjakkspillets logikk, men river brettet vekk og gjør kvantespranget til nivået utenfor – den ytre verden.

Rene skjermer og fettete fingre

Slike tanker kan virke som forakt for teknologi og matematisk logikk. Men Madsbjerg er ingen luddistisk maskinstormer.

Hans firma ReD Associates holder til i New York, og har både Intel og Samsung på kundelisten.

Madsbjerg og kollegene hans bruker den kollektive erfaringen fra litteratur og samfunnskunnskap for å rådgi om hvordan teknologi best kan møte mennesker.

Da må ikonene på de glatte, rene skjermene finne seg i berøring fra fettete fingre.

Dette vekselspillet mellom menneske og maskin er uendelig mye mer komplisert enn spillet på sjakkbrettet. Og det kan ikke analyseres fullt ut.

Bestemt utfall

Det kan sjakkspillet. Som forskning.no meldte i forrige uke, formulerte den tyske matematikeren Ernst Zermelo allerede for hundre år siden et teorem som tar spenningen ut av sjakkspillet.

Zermelos teorem gjelder ikke bare sjakkspill. Det gjelder alle spill med to spillere og et endelig antall vekslende trekk uten bruk av terninger eller andre tilfeldige elementer.

I praksis vil det likevel bli en nesten uoverstigelig vanskelig oppgave å finne det ultimate vinnende spillet. 

Da måtte datamaskinene analysere seg gjennom et voldsomt antall spillkombinasjoner. Tallet er en med 120 nuller etter.

Grovt regnet er dette titusen milliarder milliarder milliarder milliarder ganger flere kombinasjoner enn antall atomer i det kjente universet.

Nål i kosmisk høystakk

Men disse svimlende dimensjonene er ikke poenget. Poenget er at den ultimate seirende sekvensen av trekk finnes, som en truende nål inne i den hyperkosmiske høystakken.

Og før eller siden vil det bli mulig for uendelig tålmodige mikroprosessorer å kverne seg fram til denne nåla.

En  gang for alle vil den punktere ikke bare sjakkspillet, men alle andre tilsvarende regelbundne spill.

Punkterte systemer

Zermelos teorem er et eksempel på spillteori. Spillteori er en gren av matematikken.

Men matematikken vil aldri fullt ut kunne beskrive virkeligheten, slik blant andre Bertrand Russell håpet på da han skrev det monumentale verket Principia Mathematica.

Den illusjonen punkterte Kurt Gödel med sitt ufullstendighetsteorem: Et lukket system, som for eksempel et sjakkspill eller enhver annen formalisert virkelighet, kan ikke bevises fullt ut innenfra seg selv.

Virkeligheten – i form av den uendelig tålmodige mikroprosessoren – river brettet vekk under spillerne.  Spillet er avslørt. Kongen er hjelpeløs alt før slaget skal stå.

Mennesket ikke mest logisk

Dette ironiske poenget – at det er logikkens ypperste manifestasjoner, matematikken og datamaskinen, som punkterer logikkens beskrivende kraft – er både Gödels og Madsbjergs poeng.

Gödel vendte Principia Mathematica mot seg selv, i selvfortærende destruksjon. Madsbjerg er like nådeløs mot idéen om at maskiner vil overgå menneskehjernen om få tiår, slik framtidsoptimister som Ray Kurzweil hevder.

Kurzweil mener at maskinene vil passere turingtesten allerede i 2029. Denne testen ble først beskrevet av matematikeren Alan Turing i en artikkel fra 1950: Computing Machinery and Intelligence.

Hvis et menneske fører en lengre samtale med en maskin uten å kunne avsløre om motparten er maskin eller menneske, har maskinen bestått turingtesten.

Madsbjerg hevder sterkt at menneskets adelsmerke ikke er evnen til logisk tenkning. Menneskelig intelligens er noe langt mer, og komplementært til maskinenes analytiske evner.

Hopper ut av systemer

Med sjakkspillet som eksempel kan det virke som om han har rett. Selv om sjakkspilleren må ha en imponerende hukommelse og rik erfaring, viser ikke forskning at det er noen sammenheng mellom dyktighet i sjakk og generell intelligens.

Tvert imot: En britisk studie fra 2007 av unge elitespillere viste en omvendt sammenheng.

Menneskelig intelligens er ikke på sitt beste når den analyserer systemer. Mennskelig intelligens er på sitt beste når den hopper ut av systemer, og aner nye.

Overgått av lommekalkulator

Mennesket har en unik evne til å se seg selv i nakken, og virkeligheten høyt over bakken. Datamaskiner er derimot lynraske, men nærsynte. Madsbjerg skriver det slik:

– Menneskehjernen er ingen superdatamaskin. Faktisk kan man si at datamaskiner går langt forbi oss i  evnen til rene beregninger.

Det er ingen overdrivelse. En lommekalkulator til under hundre kroner setter de fleste av oss i skammekroken når tall skal multipliseres og divideres.

Kyborgsjakk

Madsbjerg mener isteden at maskinene kan frigjøre oss til å bli mer menneskelige, mer intuitive og rampete, med større mot til å grave etter gull i den skitne virkeligheten.

Så kan maskinene ta oppvasken og rense opp etterpå.

Den samme arbeidsdelingen er foreslått i sjakk. Hver spiller får tilgang til sin egen datamaskin, som en digital rådgiver.

Da kan spillet heves til nye nivåer, hevder Gary Kasparov og andre tilhengere av kyborgsjakk. Maskinen kan bidra med pedantisk og perfekt analyse, mens mennesket bidrar med magefølelse og intuisjon.

– La oss (..) bygge fantastiske nye teknologier som hjelper oss istedenfor å erstatte oss, avslutter Madsbjerg.

Lenker:

Christian Madsbjerg: No, big data will not mirror the human brain — no matter how advanced our tech gets, VentureBeats, 17. november 2013

Portrett av Christian Madsbjerg på nettstedet til Københavns Universitet

Merim Bilali and Peter McLeod: Does Chess Need Intelligence? – A Study with Young Chess Players, Intelligence 35: 457–470

Tankebilde om sjakk, sendt i Verdibørsen NRK P2, lørdag  22. mars 2003, samt i Radiodokumentaren NRK P2