컴퓨터가 시뮬레이션 된 세계의 일부로 스스로를 시뮬레이션 할 수 있습니까?


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미래의 특정 시점에서 우주의 모든 원자 상태를 계산하는 컴퓨터를 만든다고 가정 해 봅시다. 우주는 정의상 존재하는 모든 것 (및 나머지와 상호 작용하는 것)이기 때문에 구축중인 컴퓨터도 포함합니다. 컴퓨터 자체의 원자를 포함하여 컴퓨터를 사용하여 우주의 모든 원자의 상태를 계산할 수 있습니까?

다른 이론적 또는 실제적인 이유로 그러한 컴퓨터를 사용할 수 없다면 무엇입니까?


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아마도 당신의 질문에 대답하지 않고, 당신의 질문의 정신에서 무언가는 우주론과 복잡성에 관한 Scott의 생각입니다. scottaaronson.com/democritus/lec20.html
gabgoh

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이러한 컴퓨터가 물리적 우주 내부에 존재할 수없는 데는 몇 가지 이유가 있습니다. Heisenberg의 불확실성 원리는 측정의 정확성을 제한하므로 컴퓨터는 반드시 근사치를 사용해야합니다. 두 번째 문제는 시뮬레이션에 오버 헤드가 필요하다는 것입니다. 그러나 우주를 시뮬레이트하기 때문에 오버 헤드의 여지가 없습니다. 실제로 부정적인 오버 헤드가 필요합니다! 세 번째로, 아마도 가장 간단한 불만은 컴퓨터가 사선 화 될 수 있다는 것입니다. 저는 지금 10 초 동안 무엇을 할 것인지 예측하고 다른 것을합니다.
Mark Reitblatt

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최소한 상대성 이론을 위반하는 것 같습니다.
Mark Reitblatt

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@mojuba 아니오, 자유 의지는 건전한 이의가 아닙니다. 그것은 순환 추론입니다. 컴퓨터에서 우주를 예측할 수 있다고 가정하므로 컴퓨터의 예측을 위반할 수 없습니다.
Mark Reitblatt

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@mojuba는 아마도 주석 태그를 재생하는 대신 CSTheory 채팅에서 벗어날 수있는 좋은 기회 일 것입니다.
Mark Reitblatt

답변:


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아니요, 컴퓨터는 기본 정보 이론 을 위반하지 않고 다른 것 외에 완벽하게 자체 시뮬레이션 할 수 없습니다 . 압축 할 수없는 문자열이 있습니다.

가장 간단한 증거는 다음과 같습니다. 컴퓨터에 총 가능한 상태가 있고 유니버스에 컴퓨터 외부에 무언가가 있다고 가정하면 유니버스에는 가능한 N + 1 개의 고유 한 상태가 있다고 가정합니다. 오버 헤드가 0 인 컴퓨터의 각 상태는 유니버스의 상태에 해당 할 수 있지만 유니버스의 상태는 컴퓨터보다 많기 때문에 일부 유니버스의 상태는 컴퓨터의 동일한 상태에 매핑됩니다. 그들 사이를 구별 할 수 없습니다.NN+1


1
이안, 우리는 우주 자체를 그 일을하는 기계로 생각할 수 없습니까?
Kaveh November

@Kaveh : 그렇더라도 왜 이런 종류의 시뮬레이션이 흥미로울까요?
M. Alaggan

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@Kaveh 우리는 항상 컴퓨터 나 시스템을 그 자체로 "시뮬레이션"하는 것으로 생각할 수 있지만, 내가 말하고있는 것은 컴퓨터 자체 나 다른 것을 시뮬레이션 할 수 없다는 것입니다 .
Ian

@미디엄. Alaggan : 글쎄, 그 시점까지 기다렸다가 결과를 관찰하는 것보다 빠르지 않은 시뮬레이션에 대해 똑같은 것을 말할 수 있습니까? (OP의 게시물 아래 댓글을보십시오)
Kaveh

@ Kaveh : 나는 우리가 그러한 컴퓨터의 가능성을 논의하는 것을 피하려고 노력할 것이라고 생각합니다. 어떤 의견을 언급했는지 잘 모르겠습니다.
M. Alaggan

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이것이 귀하의 질문에 대한 답변인지 확실하지 않지만 의미가 있고 통찰력을 얻을 수 있기를 바랍니다.

자신을 포함하여 우주의 모든 원자를 시뮬레이션 할 수 있는 튜링 머신 가 있다고 가정하면 반드시 자체 시뮬레이션 할 수 있습니다.X

이제 중단 문제로 줄이는 것이 쉽지 않습니다.

하자 튜링 기계 걸릴 M을 입력으로하고 (이후 우주를 시뮬레이션하여 중단 여부를 결정 M은 (예를 들어, 다음 반대쪽을 우주에 포함) X 경우가 정지를 M은 하지 않으며, 경우에 영원히 루프 M의 가 정지 ). 그런 다음 X ( X ) 는 모순을 보여줍니다.XMMXMMX(X)

본질적으로 이것은 X가 멈추는 지 아닌지를 결정하기 위해 최선의 할 수 있다는 것을 의미합니다 .XX

시간 후에 유니버스의 상태를 원할 때도 마찬가지 입니다. 이후 X는 그것이 내에서 중단됩니다 여부를 결정 할 수 t의 시간이나되지 내에서 t의 시간 (같은 인수), 그것은 그것을 할 수있는 우주에 드릴 것입니다. 이를 수행하는 유니버스를 시뮬레이션하려고하면 결정하는 데 걸리는 시간을 줄일 수 없습니다. 그리고 t 시간 에 우주가 어떻게 보일지 결정하는 데 t 이상이 걸리면 시뮬레이션이 분기됩니다 ( t 가 무한대로 진행됨).tXttttt

우주의 모양을 방법을 결정 결론 만 유용 시뮬레이터이 리드 정확하게 수행해야 시간 t에 우주의 일을 시켜서, 시간 즉. 이 시뮬레이터는 실제로 사소한 시뮬레이터입니다.tt


튜링 기계는 물리적 세계의 일부가 아니며 수학적 대상이며 물리적으로 실현할 필요가 없습니다.
Kaveh November

그들의 구현 (컴퓨터)에 더 많은 한계가 있기 때문에 더 좋습니다. 그러나 내 게시물의 "Turing machine"작업을 "computer"로 번역하면 여전히 작동한다고 생각합니다.
M. Alaggan

확실하지 않습니다. 입력이 더 제한되어 있으므로 원하는 입력을 제공하지 못할 수 있습니다.
Kaveh

@Kaveh : 더 정교하게 할 수 있습니까?
M. Alaggan

2
-1 :이 답변은 잘못되었습니다. 컴퓨터 자체를 시뮬레이션 할 수 있어도 컴퓨터가 중지되는지 여부를 알 수 없었습니다. 그럴 경우 무한한 시간 동안 자체 시뮬레이션을 수행해야하기 때문입니다.
Peter Shor

6

우리는 이것을 모델링 문제 로 보려고 노력할 수있을 것 같습니다 . 물리학이 아닌 컴퓨터 과학이되도록 질문을 어떻게 다시 표현할 수 있을까요? 나는 우리가 이것을 시도하고 일을 시작하기 위해 어떻게 할 수 있는지에 대한 간단하고 구체적인 예를 제시하려고 노력할 것입니다 ...


"우주"를 매우 이산적이고 단순하고 유한 한 것으로 대체합시다. 우리 우주는 유한 한 셀룰러 오토 마톤이라고 가정 해 봅시다. 특히, 전 세계 ( )는 n × n 그리드이다.Wn×n

월드 ( )의 초기 구성 은 임의적 이라고 가정하자 . 이제 문제는 다음과 같은 것 같다 : 우리는 엄격한 부분 집합 선택할 수 CW ( "컴퓨터"), 그리고 초기 상태 C를 , 요건을 만족하는 것을 :WCWC

  • 의 초기 상태는 변경하지 않습니다 . 즉, 외부 컴퓨터 를 조작하지 않고도 " 컴퓨터 C를 구축"하는 것입니다.WCC

  • 그런 다음 우리는 (전 세계 휴대 기계적 단계의 수 실행할 수 를 포함하여, C 와 사이의 상호 작용 W CC를 ).WCWCC

  • 우리는 단지 C를 검사함으로써 세계 의 현재 상태를 읽을 수 있습니다 . (즉, C는 의 "시뮬레이션"해야 W 우리가 전체의 상태를 읽을 수 있어야합니다. 참고 W를 ,뿐만 아니라 W C 의미에서. C는 자사의 외부와 내부 모두를 시뮬레이션 할 수 있어야합니다 !)WCCWWWCC

자, 이것이 가능합니까? 계산 인수를 사용하고 싶을 수도 있습니다 ( C 보다 더 많은 상태가 있음 ). 불가능하다고 말합니다. 그러나 반드시 그런 것은 아닙니다!WC

셀룰러 오토 마톤이 전체적 이라고 가정 해 봅시다 . 그런 다음 그리드 W 의 오른쪽 절반으로 만들고 C 의 초기 구성 을 W C 의 미러 이미지로 설정 하면 모든 것이 대칭이됩니다. 그게 다야.CWCWC

오토 마톤을 시작하고 어떻게되는지보십시오. 의 현재 상태 는 항상 C 의 상태 + 미러 이미지와 같습니다. 즉, C를 검사하는 것만 으로도 전체 W 의 상태를 알 수 있습니다 .WCCW

(와 물론 여기에 컴퓨터 상호 작용의 , 그리고 미래의 상태에 영향을 W C를 .하지만, 너무 현실 세계에서 일어나는의 그.)WWC


이제이 질문에 대한 사소한 대답이 있는지 보는 것이 흥미로울 수 있습니다 . 예를 들어, W의 절반보다 작은 크기의 컴퓨터를 허용하는 CA는 무엇입니까?W


동일한 대칭 인수가 반이 아니라 n- 폴드 대칭을 사소한 것으로 생각하지 않습니까? 또한 당신은 "관찰자"는 것을 알고 있다고 가정하는 거울 (함수)의 인 C 함수는 미러 기능이 다른 어떤 경우? 그것은 우주의 콜 로모 로프 공모와 관찰자의 컴퓨팅 능력과 관련이 있습니다. W CC
M. Alaggan

의 초기 구성하면 의 미러 이미지 일 W C를 , 그래서 당신은의 내부 상태 덮어 쓰기가 C를 ! 그래서 C는 자체 시뮬레이션하지 않습니다CWCCC
Deyaa

@Deyaa : 그리고 실제 컴퓨터를 만들고 프로그래밍 할 때, 컴퓨터의 경계 안에서 세계의 상태를 확실히 바꿀 것입니다.
Jukka Suomela

나는 이것이 우주 상태의 작은 부분 집합 만 시뮬레이션 할 수 있기 때문에 이것이 적절한 시뮬레이션이 아니라고 주장합니다. 컴퓨터의 상태를 설정할 때 "실제"유니버스를 임의로 변경할 수 있다고해도 유니버스의 실제 상태를 시뮬레이션하는 것만으로 제한해서는 안됩니다.
Ian

"CA"는 무엇입니까? 또한 나는 우주의 전체적인 성격에 대해 확신하지 못하지만, 양자 얽힘은 이런 의미에서 흥미로운 속성입니다. 예를 들어 컴퓨터가 모든 것을 고려하십시오 . 시간이 지날수록 미래를 빠르게 예측합니다. 우리가 컴퓨터에서 우주의 일부를 가질 수 있도록 모든 것보다 적을 수 있습니까? 네, 얽힌 입자를 제외한 모든 것이 가능합니다. 컴퓨터가 이미 작동하고 잘 작동하고 있습니다.
Trylks

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다음은 간단한 (비공식) 증명입니다. 2115 년이라고 말하면 100 년 된 컴퓨터를 Mac이라고 부르고 최첨단 슈퍼 컴퓨터 인 신이라고합니다. 하나님은 내가 다음을 할 때까지 Mac을 쉽게 시뮬레이션하고 예측할 수 있습니다.

먼저 웹캠을 Mac에 연결하고 신의 화면을 향하게합니다. 그런 다음 Mac에서 무한 루프로 하나님의 화면에서 감지 된 모든 숫자를 저장하고 저장된 숫자 목록에없는 숫자를 생성하고 표시하는 프로그램을 실행합니다. 마지막으로, 나는 하나님 께 맥이 지금 1 분 동안 보여줄 숫자를 보여달라고 부탁한다. 하나님 께서 보여 주신 것이 무엇이든, Mac은 다른 것을 생산하여 보여 주므로, 하나님께서는 정답을 드릴 수 없습니다.

이것은 슈퍼 컴퓨터가 나를 예측한다면, 그녀가 할 것이라고 말한대로, Mark의 설명 과 같이 반대의 일을 할 수 있다는 사실과 같습니다 . 또한 이것은 슈퍼 컴퓨터가 미래를 예측하기 위해 사용하는 프로세스 (시뮬레이션, 미래로의 여행 및 되돌아 오기, 오라클에 문의 등)에 관계없이 적용됩니다.


다시 말해, 하나님은 미래를 계산하는 동안 현실에 영향을 미치므로 미래를 계산할 수 없습니다. 다른 한편으로, 우리가이 우주에서 신을 완전히 격리 시키면 우주의 상태를 읽을 수 없습니다. 나는 증거처럼 들린다.
mojuba

@mojuba 사실, 만약 하나님이 완전히 고립되어 어떻게 우리 우주의 상태를 읽을 수 있다면 (예를 들어, 우리 우주가 하나님의 마음에서 실행되는 시뮬레이션이라면) 그는 우리의 미래를 예측할 수 있습니다. 그러나 만약 그가 어떻게 든 우리에게 미래에 대해 알려 주면, 우리 (또는 프로그램)가 그 반대를 할 수 있기 때문에 정확한 예측이 멈출 것입니다. 같은 이유로 그는 자신을 포함한 자신의 우주를 예측할 수 없었습니다.
Juan Juan

모의 세계와의 문제는 그것이 완전히 고립되고 독립적 인 우주로 간주 될 수 있는지의 여부입니다. 시뮬레이션 머신은 시뮬레이션 된 세계의 모든 입자의 상태를 유지하고 물리 법칙에 따라 상호 작용을 모델링합니다. 하나님이 어떤 식 으로든 방해한다면, 법이 어딘가에서 깨질 것입니다 (왜냐하면 깨지지 않으면 하나님의 간섭이 아닙니다). 최소한 그런 종류의 간섭은 시뮬레이션 된 우주가 고립되지 않았기 때문에 원래의 질문은 적용되지 않는다고 생각합니다.
mojuba

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