Читать книгу Програмуючи Всесвіт. Космос – квантовий комп’ютер - Сет Ллойд - Страница 4

Ця книжка – історія Всесвіту і біта. Всесвіт – це найбільше з усього, що існує в природі, а біт є найменшою частинкою інформації. Всесвіт створений з бітів. Кожна молекула, атом та елементарна частинка несуть біти інформації. Кожна взаємодія між цими часточками Всесвіту обробляє ту інформацію, змінюючи біти. Тобто Всесвіт обчислює, і оскільки він регулюється законами квантової механіки, він здійснює обчислення квантово-механічним чином; його біти – це квантові біти. Історія Всесвіту – це, по суті, величезне та безперервне квантове обчислення. А сам Всесвіт – це квантовий комп’ютер.

Тоді постає питання: що обчислює Всесвіт? Він обчислює сам себе. Всесвіт обчислює власну поведінку. Щойно Всесвіт виник, він почав обчислювати. Спочатку структури, які він створював, були дуже прості, містили елементарні частинки і встановлювали елементарні закони фізики. З часом, у міру того як Всесвіт обробляв дедалі більше інформації, структури, які він формував, ставали все складнішими: галактики, зорі, планети й так далі. Життя, мова, людина, суспільство, культура – усе це завдячує існуванням природній здатності матерії та енергії обробляти інформацію. Здатність Всесвіту обчислювати проливає світло на одну з найвеличніших таємниць природи: яким чином такі складні системи, як живі істоти, можуть бути результатом фундаментально простих фізичних законів. Ці закони дають нам змогу прогнозувати майбутнє, але тільки в рамках імовірності й тільки у великих масштабах. Квантово-обчислювальна природа Всесвіту свідчить про те, що подробиці майбутнього від початку непередбачувані. Їх може обчислити комп’ютер розміром із сам Всесвіт. Інакше єдиний спосіб дізнатися про майбутнє – це чекати й спостерігати.

Познайомимося ближче. Перше, що я пам’ятаю, – це життя в курнику. Мій батько навчався в мебляра у Лінкольні, Массачусетс, а курник був позаду флігеля. Батько перетворив приміщення на двокімнатну квартиру; простір, де кури вмощувалися на сідало, став спальним місцем для мого старшого брата і мене (молодший брат мав право на колиску). Уночі мати співала нам, укривала ковдрою і зачиняла дерев’яні двері курника, залишаючи нас кутатись і визирати у вікно на навколишній світ.

Перше, що пригадую, – я бачу вогонь, що здійнявся в сміттєвому кошику з дротами, з великим ромбом. Потім згадується, як я міцно тримався за ногу матері в блакитних джинсах трохи вище від коліна і як батько пускав японського повітряного змія-літака. Після того спогади ринуть один за одним. Сприйняття кожного живого створіння є унікальним, сповненим подробиць, структурованим. Та всі ми мешкаємо в тому самому просторі, і нами керують ті самі фізичні закони. У школі я дізнався, що закони, котрі керують Всесвітом, на диво прості. Мені стало цікаво, як таке може бути, що складність, яку я спостерігав за вікном спальні, є результатом оцих простих фізичних законів? Я вирішив дослідити це і витратив роки на вивчення законів природи.

Гайнц Пейджелс, який трагічно загинув через нещасний випадок під час сходження на гору в Колорадо влітку 1988 року, був блискучим та неординарним мислителем і вірив у подолання загальноприйнятих меж науки. Він надихнув мене на розробку фізично точних методів описування та вимірювання складності. Пізніше під керівництвом Мюррея Ґелл-Манна в Каліфорнійському технологічному інституті я дізнався, яким чином закони квантової механіки та фізики елементарних частинок ефективно «програмують» Всесвіт, сіючи зерна складності.

Сьогодні я професор машинобудування (англійською це буквально звучить «механічної інженерії») в Массачусетському технологічному інституті (МТІ). Або, оскільки в мене немає диплома про освіту у сфері механічної інженерії, мене точніше назвати професором квантово-механічної інженерії. Квантова механіка – це галузь фізики, що торкається матерії та енергії в їхніх найменших масштабах. Квантова механіка для атомів означає те саме, що класична механіка – для двигунів. Простіше кажучи, я – інженер атомів.

У 1993 році я відкрив метод конструювання квантового комп’ютера. Квантові комп’ютери – це пристрої, в яких використовується здатність окремих атомів, фотонів та інших елементарних частинок до обробки інформації. Вони обчислюють так, як не здатні обчислювати класичні комп’ютери, як-от персональні. У процесі дослідження того, яким чином змусити найменші часточки Всесвіту – атоми та молекули – обчислювати, я краще зрозумів природну здатність до обробки інформації Всесвіту як єдиного цілого. Складний світ, що його ми бачимо навколо, – це вияв квантового обчислення Всесвіту, що лежить у його основі.

Цифровий прорив, що бурхливо відбувається сьогодні, є навряд чи останнім у довгій черзі революцій в обробці інформації, що тягнуться назад крізь розвиток мови, еволюцію статі, створення життя аж до початку самого Всесвіту. Кожна революція заклала основу для наступної, і всі революції в обробці інформації від часу Великого вибуху беруть початок у природній здатності Всесвіту обробляти інформацію. Обчислюючи, Всесвіт обов’язково породжує складність. Поява життя, статевого розмноження, мозку, людської цивілізації – це не випадковість.

Квантовий комп’ютер

Квантова механіка добре відома своєю химерністю. Хвилі поводяться, мов частинки, а частинки – як хвилі. Речі можуть бути одночасно в двох місцях. І, мабуть, не дивно, що в мікроскопічних масштабах відбуваються дивні й парадоксальні речі, адже наші інтуїтивні знання розвинулися внаслідок взаємодії з об’єктами, значно більшими за окремі атоми. Квантова механіка спантеличує. Нільс Бор, батько квантової механіки, якось сказав: «Якщо хтось вважає, що він може пізнати квантову механіку без запаморочення голови, то він ще не розібрався в ній як слід».

Квантові комп’ютери використовують «квантову дивність» для виконування завдань, надто складних для традиційних комп’ютерів. І все тому, що квантовий біт, або кубіт, здатний передавати і 0, і 1 водночас (класичний біт може передавати лише те або друге), тому квантовий комп’ютер може виконувати водночас мільйони обчислень.

Квантові комп’ютери обробляють інформацію, що зберігається в окремих атомах, електронах та фотонах. Квантовий комп’ютер є втіленням демократії в контексті інформації: кожен атом, електрон та фотон однаково беруть участь у передачі та обробці інформації. І ця фундаментальна інформація не обмежується квантовими комп’ютерами. Усі фізичні системи зводяться до квантово-механічних, і всі вони містять та обробляють інформацію. Світ складається з елементарних частинок – електронів, фотонів, кварків, – і кожна елементарна частинка фізичної системи передає фрагмент інформації: одна частинка – один біт. У ході взаємодії вони трансформують і обробляють цю інформацію, біт за бітом. Кожне зіткнення між елементарними частинками – це проста логічна операція, або «оп».

Щоб зрозуміти будь-яку фізичну систему через її біти, необхідно докладніше розібратися в механізмі, який дозволяє кожній частинці передавати та обробляти інформацію. Коли ми зрозуміємо, яким чином комп’ютерові це вдається, нам буде зрозуміло, як це робить фізична система.

Ідею створити такий комп’ютер уперше запропонували ще на початку 80-х Пол Беніофф, Річард Фейнман, Девід Дойч та інші. Коли про квантові комп’ютери заговорили вперше, уявлення про них було суто теоретичним: ніхто й гадки не мав, як їх створити. На початку 1990-х я показав, яким чином їх можна створити, використовуючи експериментальне обладнання, що існує сьогодні. Останні десять років я разом із деякими вченими та інженерами зі світовим ім’ям займаюся розробкою, створенням та використанням квантових комп’ютерів.

Є вагомі причини для конструювання квантових комп’ютерів. Перша – це наші можливості. У сфері квантових комп’ютерів, що є технологіями для маніпулювання матерією в атомарних масштабах, за останні роки відбулися значні прориви. Тепер ми володіємо достатньо стійкими лазерами, достатньо точними технологіями виробництва та електронікою, досить швидкою для обчислень на атомному рівні.

Друга причина – це наші потреби, якщо ми хочемо продовжувати створювати дедалі швидші та потужніші комп’ютери. За останні півстоліття потужність комп’ютерів збільшувалася вдвічі кожних півтора року. Цей вибух потужності комп’ютера відомий як закон Мура – на честь Ґордона Мура, згодом голови компанії Intel, який помітив експоненційне зростання в 1960-х роках. Закон Мура – це закон не природи, а людської винахідливості. Кожні вісімнадцять місяців комп’ютери стають дедалі швидшими, бо кожні вісімнадцять місяців інженери додумуються, яким чином удвічі скоротити розмір дротів та логічних схем, з яких вони сконструйовані. Щоразу розмір базових компонентів комп’ютера зменшується вдвічі, оскільки вдвічі більше вміщується на чипі того самого розміру. Комп’ютер, який отримуємо в результаті, вдвічі потужніший за свого попередника півторарічної давнини.

Якщо ви спроектуєте закон Мура на майбутнє, ви виявите, що розмір проводів і логічних схем, з яких сконструйовані комп’ютери, досягне атомарних масштабів десь через сорок років; отже, згідно з законом Мура, ми повинні конструювати комп’ютери квантового масштабу. Квантові комп’ютери становлять найвищий рівень мініатюризації.

Квантові комп’ютери, що їх я та мої колеги вже створили, досягли цієї мети: кожен атом передає біт. Але квантові комп’ютери, які ми можемо створювати сьогодні, малі не тільки за розміром, але й за потужністю. Найбільший комп’ютер загального призначення, доступний на момент написання цієї книжки, має від семи до десяти квантових бітів і може виконувати тисячі квантових логічних операцій за секунду (для порівняння: традиційний настільний персональний комп’ютер може передавати трильйони бітів та виконувати мільярди класичних логічних операцій за секунду). Ми вже вміємо проектувати комп’ютери зі складниками атомарних масштабів; ми просто ще не вміємо створювати великі комп’ютери з такими складниками. Оскільки перші квантові комп’ютери розроблено десять років тому, так чи інакше кількість бітів, які вони обробляють, збільшується вдвічі майже кожні два роки. Навіть якщо експоненційний рівень прогресу можна підтримувати, все одно мине сорок років, доки квантові комп’ютери зможуть зрівнятися за кількістю оброблюваних бітів із сьогоднішніми класичними комп’ютерами. Квантові комп’ютери ще далекі від стаціонарних.

Третя причина створювати квантові комп’ютери – це те, що вони дозволяють нам розуміти, яким чином Всесвіт передає та обробляє інформацію. Один із найкращих способів зрозуміти закон природи – це створити та використовувати машину, що наочно демонструє цей закон. Часто ми спочатку створюємо машину, а тоді приходить черга закону. Колесо та дзиґа існували впродовж тисячоліть до того, як було встановлено закон збереження моменту імпульсу. Кинутий камінь передував законові Ґалілея про рух; призма і телескоп існували до «Оптики» Ньютона; парова машина передувала регуляторові потужності Джеймса Ватта та другому законові термодинаміки Саді Карно. Коли вже квантову механіку настільки важко осягнути розумом, то чи не варто було б сконструювати машину, що втілює закони квантової механіки? Спостерігаючи, як ця машина діє, людина може отримати практичне розуміння квантової механіки, подібно до того як дитина, котра грається з дзиґою, сприймає принципи моменту імпульсу, втілені іграшкою. Без практичного досвіду спостереження за фактичною поведінкою атомів наше розуміння залишається поверхневим. «Іграшкові» квантові комп’ютери, які ми конструюємо сьогодні, – це машини, що дозволяють нам дізнатися все більше про те, яким чином фізичні системи передають та обробляють інформацію на квантово-механічному рівні.

Остання причина створювати квантові комп’ютери полягає в тому, що це цікаво. На наступних сторінках ви зустрінетеся з деякими найпередовішими вченими та інженерами зі світовим ім’ям: Джеффом Кімблом із Каліфорнійського технологічного інституту, творцем однієї з найперших у світі фотонних квантових логічних схем, Дейвом Вайнлендом із Національного інституту стандартів і технологій, який сконструював перший простий квантовий комп’ютер, Гансом Мооєм з Дельфтського технологічного університету, чия група була однією з тих, хто раніше за всіх продемонстрував квантові біти в надпровідникових схемах, Девідом Корі з МТІ, який сконструював найперший молекулярний квантовий комп’ютер, а його квантові аналогові комп’ютери вміють виконувати обчислення, для яких знадобився б класичний комп’ютер, більший за сам Всесвіт. Побачивши, як функціонують квантові комп’ютери, ми зможемо осягнути обчислювальну здатність Всесвіту.

Мова природи

Коли Всесвіт обчислює, він без зусиль розплутує складні структури. Щоб збагнути, яким чином він обчислює, і краще розібратися в цих складних структурах, ми повинні дізнатися, як він передає та обробляє інформацію. Іншими словами, ми повинні вивчити глибинну мову природи.

Вважайте мене свого роду атомним масажистом. Оскільки я – професор квантово-механічної інженерії в МТІ, моя робота полягає в масажуванні електронів, фотонів, атомів та молекул до тих особливих станів, в яких вони стають квантовими комп’ютерами та квантовими комунікаційними системами. Атоми крихітні, проте сильні; витривалі, проте чутливі. До них легко говорити (вдарте по столу – і ви поговорили з мільярдами них), але їх важко слухати (ви не можете розповісти мені, що стіл сказав у відповідь на удар). Їм байдуже до вас, вони не втручаються в чужі справи і роблять те, що завжди робили. Але якщо ви масажуєте їх саме так, як треба, ви можете причарувати їх. Вони обчислюватимуть для вас.

Атоми не єдині у своїй здатності обробляти інформацію. Фотони (частинки світла), фонони (частинки звуку), квантові точки (штучні атоми), надпровідникові схеми – усі ці мікроскопічні системи здатні передавати інформацію. І якщо ви говорите їхньою мовою та люб’язно просите їх, вони оброблятимуть інформацію для вас. Якою ж мовою говорять такі системи? Як і всі фізичні системи, вони реагують на енергію, силу та кількість руху, світло і звук, електрику й гравітацію. Фізичні системи говорять мовою, граматика якої складається з законів фізики. За останні десять років ми досить добре вивчили цю мову, щоб говорити з атомами, щоб переконати їх виконувати обчислення і звітувати про результати.

Наскільки ж складно «розмовляти атомною мовою»? Щоб навчитися говорити вільно, потрібне ціле життя. Я сам погано розмовляю атомною мовою порівняно з іншими науковцями та квантово-механічними інженерами, з якими ви познайомитеся в цій книжці. Проте навчитися достатньо для того, щоб підтримувати просту розмову, нескладно.

Як і всі мови, атомну легше вивчити, коли ви молодші. Разом із Полом Пенфілдом я викладаю для першокурсників МТІ курс інформатики та ентропії. Метою курсу, як і цієї книжки, є розкриття фундаментальної ролі, яку інформація відіграє у Всесвіті. П’ятдесят років тому першокурсники МТІ отримували повний обсяг знань про двигуни внутрішнього згоряння, зубчаті механізми, важелі, трансмісії та шківи. Двадцять п’ять років тому вони отримували повний обсяг знань про вакуумні трубки, транзистори, аматорський радіозв’язок. Тепер вони отримують по зав’язку забитий обсяг знань про комп’ютери, дисководи, оптоволокна, смуги частот і коди стиснення музики та зображення. Їхні попередники жили у світах, де панували механічні та електричні технології; сьогоднішні першокурсники походять зі світу, в якому панує інформація. Їхні попередники вже багато знали про силу та енергію, напругу та заряд; сьогоднішні першокурсники знають багато про біти і байти. Мої першокурсники вже стільки знають про інформаційні технології, що їх можна навчати предметів, які до того можна було викладати студентам-випускникам, – як-от та ж квантова механіка. (Мої старші колеги з факультету машинобудування скаржаться, що нові першокурсники ніколи не користувалися викруткою. Це неправда. Щонайменше половина з них користувалися викруткою, щоб інсталювати більше пам’яті у свої комп’ютери.)

У межах дослідницького проекту, підтриманого Національним науковим фондом, я організував заняття, щоб навчити першо- та другокласників того, яким чином інформація обробляється в мікроскопічному масштабі. Шести- й семирічні діти сьогодні також озброєні лячно глибокими всебічними знаннями про комп’ютери. У них також немає проблем з отриманням знань про біти і байти. Тоді я попросив зіграти в гру, в якій кожен учень представлятиме атом у квантовому комп’ютері, і вони це зробили з великою готовністю й точністю.

Проте ті з нас, хто доріс до сучасної революції в обробці інформації, цінують розмаїття та значущість інформації не менше, ніж молодше покоління. Не має значення, старий ви чи молодий – коли ви закінчите читати цю книжку, ви знатимете, як попросити атоми виконати прості обчислення, застосовуючи машини, що існують у всьому світі, і граматику мови природи.

Революції в обробці інформації

В історичній ретроспективі глибинна здатність Всесвіту обробляти інформацію переросла в ряд революцій в обробці інформації. Зараз ми перебуваємо в центрі такої революції, що її рухає швидкий темп розвитку електронно-обчислювальних технологій, утілений законом Мура. Квантові комп’ютери становлять передовий загін цієї революції. Та хоч яка захоплива і бурхлива наша революція в обробці інформації, вона не є ані першою, ані найвидатнішою.

Видатною революцією було винайдення нуля. Число нуль винайшли давні вавилоняни й передали світу через арабів. Завдяки використанню нуля для подання чисел, кратних десяти (10, 100, 1000 і т. д.), наша арабська цифрова система відрізняється від подібної системи римлян, які використовували відмінні символи для чисел, кратних 10 (Х = 10; С = 100; М = 1000). Хоча це здається незначною зміною подачі в числовій формі, винайдення арабських цифр мало істотний вплив на математичну обробку інформації. (І не найменше значення мало збільшення простоти й прозорості комерційних операцій. Якби працівники в Enron2 здійснювали свої тіньові бухгалтерські оборудки в римських цифрах, їм би це зійшло з рук!) Походження арабської цифрової системи пов’язане з супровідною технологією – абаком, або рахівницею, – простою, зрозумілою та потужною лічильною машиною, що складається з кількох рядів кісточок, нанизаних на дротинки. Перший ряд відповідає одиницям, другий – десяткам, третій – сотням і так далі. Абак із лише десятьма рядками здатний виконувати розрахунки в мільярдах.

Потужнішим за здатність абака запросто мати справу з великими числами є його втілення концепції нуля. Схоже, що пристрій передував слову. Слово zero (нуль) – італійське, воно є скороченням від zefiro, а те походить від середньовічного латинського zephirum, старофранцузького cifre, арабського sifr, санскритського shunya – «пустка». В арабській числовій системі нуль відіграє роль поважної особи, яка дає життя найбільшим числам (10, 100, 1000, …), щоб їх було легко подавати. Порожнеча – це потужний пристрій. Незважаючи на цю силу (або, можливо, саме через неї), нуль є числом, що викликає підозру. Він якийсь протиприродний. Дійсно, він не є одним із природних чисел (1, 2, 3, …). Нуль в абстрактному значенні є надскладною концепцією, але абак показує його як річ просту й конкретну – коли кісточки відкинуто.

Абак демонструє, що революцію в обробці інформації не можна відокремити від глибинного механізму або технології того, як інформація подається та обробляється. Технологія обробки інформації (наприклад, абак) зазвичай невід’ємна від революційної ідеї (наприклад, нуля).

Повертаючись на тисячі років назад, ми виявляємо навіть іще геніальніший прорив – писемність. Первісна технологія складалася з видряпування знаків на глині або камені. Писемність майже буквально закарбувала мову. Вона запустила масштабні зміни в організації суспільства, контракти, рукописи та книжки, подібні до цієї. За роки технології писемність зазнала вдосконалень – від каменю до паперу та електронів. Кожен вияв писемності – від заповіту до віршів і неонових зображень – має власну варіацію технології для подання слів.

Розвиток самої людської мови 100 000 років тому, а то й більше, був (щоб нахвалити нас самих як вид) першокласною революцією в обробці інформації. Палеонтологічний літопис показує, що розвиток мови супроводжувався відносно швидкою еволюцією частин мозку, пристосованих до обробки мови, і тривав завдяки їй. Ми можемо вважати нову нейронну мережу разом із супровідним розвитком голосових зв’язок природною «технологією», механізмом, що породжує мову. Ця додаткова нервова технологія, судячи з усього, і дала паростки дивовижної всесвітності людського мовлення – здатності передати однією мовою більш чи менш повноцінно те, що сказано іншою. Як мінімум, мова дозволила появу суто людських форм соціальної організації, що зробило наш вид доволі успішним на сьогодні.

Чим далі ми повертаємося в часі, тим більше важливих революцій в обробці інформації відкриваємо. Розвиток мозку та центральної нервової системи був тріумфом технології, розвиненої природою, яка добре підходила для трансформації інформації з зовнішнього світу та для спілкування між частинами організму. Розвиток багатоклітинних організмів передусім відбувався внаслідок численних проривів у внутрішньо- та міжклітинній комунікації. Кожна успішна мутація, кожен приклад видоутворення – це прогрес в обробці інформації. Але заради ще успішнішої революції, яка перевершує будь-які пізніші, ми повертаємо годинник назад на мільярд років, до винайдення природою статевого розмноження.

Перша сексуальна революція була грандіозним успіхом, який походить із того, що здавалося спершу поганою ідеєю. Чому поганою? Через ризик втрати цінної інформації. Успішно розвинена бактерія, яка розмножується нестатевим шляхом, передає свою точну генетичну характеристику (за умови відсутності випадкової мутації) нащадкам. А якщо організм розмножується статевим шляхом, його гени змішуються з генами партнера, щоб утворити гени нащадків у процесі, який називається рекомбінацією. Через те що кожна половина генів цього нащадка походить від різних батьків, і через процес змішання, незалежно від того, наскільки успішно розвинулись унікальні комбінації генів кожного з батьків, геном нащадка не буде таким самим, як геном батьків. Статеве розмноження ніколи не передає повністю виграшну комбінацію в незмінному стані. Не шукай добра від сексу.

То чому ж статеве розмноження – це добре? З точки зору природного добору, воно забезпечує більшу генетичну мінливість і водночас правильно відтворює індивідуальні гени. Уявімо, що світ стає все гарячішим. Бактерія, яка доти успішно розвивалася нестатевим шляхом, раптово опинилась у ворожому оточенні. Її майже ідеально схожий на неї нащадок, що дотепер був здатний прекрасно адаптуватися, нині адаптується погано.

Без статевого розмноження єдиним способом адаптації для бактерій є мутація, спричинена репродуктивною помилкою або шкідливим впливом довкілля. Більшість мутацій шкідливі: вони призводять до виникнення бактерій, які розвиваються менш успішно, хоч інколи, за щасливих обставин, мутація сприяє виникненню більш теплотривкої бактерії. Нестатева адаптація несе в собі проблему через те, що ультиматум від світу «Змінюйся або помри» спрямований прямо протилежно одному з першорядних приписів життя «Підтримуй цілісність геному». В інженерії буває ситуація, коли дві функції системи пов’язані таким чином, що неможливо відрегулювати одну без негативної дії на другу. У статевому розмноженні, навпаки, внутрішнє перемішування, або рекомбінація, дає безмежні можливості для змін, однак підтримує генетичну цілісність.

Розгляньмо містечко з 1000 мешканців. Полічимо можливі комбінації парування (судячи з телепередач, їх небагато), а потім кількість можливих способів, якими гени змішуються та рекомбінуються в дітях. У результаті місто стає генетичною рушійною силою, здатною породжувати стільки розмаїття, скільки його породжують мільярди бактерій. Це розмаїття – те, що треба: якщо епідемія уразить місто, найімовірніше, будуть ті, хто виживе й потім передасть свої стійкі гени нащадкам. До того ж здатність до розмаїття завдяки статевому розмноженню не шкодить геномові. Відокремлюючи функцію адаптації від функції підтримування цілісності індивідуальних генів, секс забезпечує значно більше розмаїття, але зберігає гени в цілісному стані. Тож секс – це не просто розвага, а ще й корисна інженерна практика.

Просуваючись іще далі назад у часі, ми приходимо до прареволюції в обробці інформації – самого життя. У точці, що приблизно відповідає третині часу, який ми відлічуємо до виникнення Всесвіту, життя зародилося на Землі (коли воно зародилося – і чи зародилося – ще десь, невідомо). Організми мають гени – послідовності атомів у молекулах, таких як ДНК, у якій закодована інформація. Кількість інформації в гені можна виміряти: людський геном володіє 6 мільярдами бітів інформації. Організми передають у спадок генетичну інформацію своєму потомству, іноді – у вигляді мутацій. Організми, що здатні передавати в спадок генетичну інформацію, за визначенням є успішно розвиненими; ті ж, кому це не вдається, вимирають. Генетична інформація, що передає репродуктивну перевагу своєму господареві, має тенденцію зберігатися впродовж поколінь, а організми, які несуть її, народжуються, розмножуються та помирають.

Оскільки генетична інформація передається в спадок, то це відбувається шляхом природного добору. Гени та механізми їх копіювання й розмноження є ключовою технологією обробки інформації життя. Тож не дивно, що загальна кількість генетичної інформації, яку обробляють живі організми, перевершує кількість інформації, яку обробляють комп’ютери, створені людиною; і так буде ще доволі довгий час.

Без сумніву, життя – це грандіозна річ. Яка революція може перевершити походження життя в потужності та красі? Але насправді ще раніше була революція в обробці інформації, наслідки якої охопили все. Споконвічним процесором – обробником інформації – є сам Всесвіт. Кожен атом, кожна елементарна частинка передає інформацію. Кожне зіткнення між атомами, кожна динамічна зміна у Всесвіті, хоч яка мала, обробляє ту інформацію систематично.

Ця здатність Всесвіту до обчислення лежить в основі всіх подальших революцій в обробці інформації. Коли фізична система має здатність обробляти інформацію на рудиментарному рівні, виконуючи прості операції по кілька бітів за один раз, довільним чином ускладнені форми обробки інформації можуть бути побудовані на цих базових операціях. Закони фізики забезпечують просту обробку інформації на квантово-механічному рівні: одна частинка, один біт; одне зіткнення, один «оп». Складні форми обробки інформації, які ми бачимо навколо себе: життя, розмноження, мова, суспільство, відеоігри – усі походять від простих операцій, що регулюються законами фізики та виконуються на кількох квантових бітах за раз. Кожна революція в обробці інформації пов’язана з технологією: комп’ютер, книжка, мозок, ДНК. Ці технології забезпечують реєстрацію та обробку інформації відповідно до набору правил. А яка технологія пов’язана, скажімо, з обробкою інформації про Великий вибух? Яка машина обробляє інформацію у Всесвіті-обчислювачі? Щоб побачити цю всесвітню технологію обробки інформації в дії, людині необхідно лише розкрити очі й роззирнутися довкола. Машина, яка виконує «всесвітнє» обчислення, – це і є Всесвіт.