✌️ 👩🏽‍🎓 🗂️ Bagaimana bisa pesawat ruang angkasa alien bekerja? 🌸 🔌 👩🏿‍🤝‍👩🏾

Kisah film "Kedatangan" (tanpa spoiler), diceritakan oleh penasihat ilmiah film, Stephen Wolfram

Hubungi Hollywood

"Skenario yang menarik," kata salah satu tim PR kami [di Wolfram]. Kami sudah terbiasa menerima permintaan dari perusahaan film untuk menunjukkan grafik atau poster atau buku kami dalam film. Tetapi kali ini berbeda: kami ditanya apakah kami dapat dengan cepat membuat hal-hal realistis untuk proyek film fiksi ilmiah Hollywood yang besar, yang akan kami mulai syuting?

Di perusahaan kami, tugas yang tidak biasa biasanya berakhir di kotak masuk saya. Kebetulan berkat kombinasi relaksasi dan minat profesional, saya melihat hampir semua film NF utama selama beberapa dekade terakhir. Tetapi berdasarkan judul kerja "The Story of Your Life", saya bahkan tidak bisa mengerti apakah itu akan menjadi film NF dan tentang apa itu.

Kemudian, ketika saya mengetahui bahwa film itu adalah tentang kontak pertama dengan alien, saya berkata "tentu saja saya akan membaca naskahnya." Dan, ya, naskahnya menarik. Canggih tapi menarik. Tidak terlalu jelas bagi saya apakah film ini lebih tentang NF atau tentang cinta. Tapi memang ada referensi yang menarik untuk sains di dalamnya - meskipun mereka dicampur dengan omong kosong yang tidak masuk akal, dan kadang-kadang ada kesalahan ilmiah.

Menonton film NF, saya sering merasa jengkel, berpikir, "Seseorang menghabiskan $ 100 juta untuk sebuah film dan membuat kesalahan ilmiah yang begitu mengerikan sehingga akan sangat mudah untuk memperbaikinya jika dia bertanya kepada orang yang tepat." Jadi saya memutuskan bahwa walaupun saya sangat sibuk, saya perlu berpartisipasi dalam apa yang sekarang disebut "Kedatangan" dan berkontribusi pada pendekatan ilmiah sebanyak mungkin.

Saya pikir ada beberapa alasan mengapa film-film Hollywood tidak memiliki pendekatan ilmiah yang tepat. Pertama, pembuat film tidak merasakan latar belakang ilmiah dari lukisan mereka. Di tingkat rumah tangga, mereka dapat mengetahui bahwa ada sesuatu yang salah - tetapi dalam hal pendekatan ilmiah, pengetahuan mereka tidak cukup. Kadang-kadang mereka menelepon universitas setempat dan meminta bantuan, tetapi seringkali mereka dikirim ke akademisi yang sangat terspesialisasi, yang semua bantuannya memberi tahu mereka bahwa keseluruhan cerita mereka salah. Tentu saja, mengikuti sains paling sering tidak banyak mempengaruhi keberhasilan film. Tetapi bagi saya kelihatannya tindak lanjut semacam itu dapat membantu mengubah film yang bagus menjadi film yang hebat.

Perusahaan kami memiliki pengalaman bekerja dengan Hollywood, misalnya, kami menulis semua matematika selama enam musim dari serial televisi Numb3rs. Secara pribadi, saya tidak terlibat dalam film sebelumnya, tetapi banyak teman saya bekerja di film. Jack Horner bekerja di Jurassic Park , dengan hasil bahwa ia berdiri di belakang hampir semua teori paleontologis, termasuk yang ternyata salah. Kip Thorne (dikenal karena kemenangan baru-baru ini dalam mendeteksi gelombang gravitasi ) adalah kekuatan utama di balik Interstellar . Dia membuat efek asli untuk black hole menggunakan Mathematica. Di depannya adalah Marvin Minsky , mantan konsultan film " Space Odyssey 2001, " dan Ed Fredkin , yang menjadi model Dr. Falken yang eksentrik di "War Games . "Ada juga Manjul Bhargava , yang telah menetas ide film" The Man Who Knew Infinity "selama sepuluh tahun , dan yang mengikuti matematika selama pembuatan film. Semua orang ini terlibat dalam pembuatan film pada tahap yang sangat awal. Tapi saya memutuskan bahwa jika saya bergabung dengan film pada awal pembuatan film, saya akan memiliki keuntungan - saya akan tahu apa yang akan dilakukan oleh film tersebut. Pada saat yang sama, peran saya dapat dimengerti - saya hanya harus menyamakan ilmu pengetahuan dalam film tersebut. Saya bahkan tidak perlu berpikir sulit untuk mengubah sesuatu yang serius dalam plot. Bernapas Kisah untuk tahun 1998 adalah Ted Chiang

] Tetapi konsep sejarah itu kompleks, berasal dari ide yang agak teknis dari fisika matematika - dan saya bukan satu-satunya yang kaget dengan bagaimana film ini dibuat. Tapi ini dia di depan saya, sebuah skrip 120 halaman berisi sedikit sains dari cerita aslinya, dan menambahkan banyak hal lainnya. Dan saya mulai bekerja, berkomentar, memberi saran, menyarankan koreksi, dll.

Beberapa minggu kemudian

Anak saya Christopher dan saya tiba di lokasi syuting di Montreal. Di paviliun besar di sebelahnya, film seri X-Men berikutnya sedang direkam . Pada "Kedatangan", paviliun lebih sederhana. Kami tiba di sana pada saat grup sedang syuting adegan di helikopter. Kami tidak melihat aktor, tetapi kami menonton apa yang terjadi di monitor dengan beberapa produsen dan orang lain.

Hal pertama yang saya dengar adalah "Saya telah menyiapkan daftar pertanyaan [untuk orang asing], dimulai dengan beberapa urutan biner ...". Dan saya berpikir, “Wow, itulah yang saya sarankan! Keren! " Tapi kemudian muncul pandangan baru. Dan perubahan teks. Dan lebih banyak duplikat. Dan ya, dialog sudah terdengar lebih baik. Tetapi artinya tidak sama. Dan saya mengerti bahwa itu akan lebih sulit daripada yang saya kira. Banyak kompromi. Banyak kesulitan. Untungnya, pada akhirnya, film tersebut ternyata menjadi dialog yang baik, dan makna yang benar.

Setelah beberapa saat, jeda dalam syuting diumumkan. Kami berbicara dengan Amy Adams , bermain ahli bahasa berkomunikasi dengan alien. Untuk beberapa saat dia pergi ke profesor linguistik lokal , dan dengan antusias berbicara tentang bagaimana bahasa yang digunakan sangat menentukan pemikiran - dan topik ini, sebagai pengembang bahasa komputer, saya telah lama tertarik. Tetapi para produser menginginkan saya untuk berbicara dengan Jeremy Renner , seorang ahli fisika. Dia tidak merasa nyaman, dan kami pergi bersamanya ke "tenda sains", dibuat untuk syuting, dan berpikir tentang detail visual yang baik.

Menulis kode

Script menawarkan banyak kemungkinan untuk membuat adegan yang menarik. Tetapi, terlepas dari kenyataan bahwa saya akan tertarik untuk membuatnya, saya tidak punya waktu untuk ini. Untungnya, putra saya Christopher, seorang programmer yang cepat dan kreatif, tertarik pada hal ini. Awalnya kami berpikir untuk mengirimnya bekerja di tempat, tetapi karena ia masih sangat muda, ia mulai bekerja dari jarak jauh.

Strateginya sederhana: "jika kita benar-benar melakukannya, analisis dan perhitungan apa yang akan kita lakukan?" Kami memiliki daftar situs pendaratan alien - apa pola pemilihannya? Kami memiliki bentuk geometris pesawat ruang angkasa - apa artinya? Kami memiliki teks "ditulis" oleh alien - apa artinya?

Pembuat film memberi Christopher data mentah, seperti dalam kehidupan nyata, dan dia mencoba menganalisisnya. Dan dia mengubah setiap pertanyaan menjadi versi kode dan visualisasi yang berbeda untuk Bahasa Wolfram .

Christopher tahu bahwa sering kali kode program dari film tidak masuk akal (kebanyakan dari semua, terlepas dari konteksnya, pembuat film seperti sumber nmap.c di Linux). Tapi dia ingin membuat kode yang bermakna yang benar-benar menganalisis apa yang terjadi di film.

Versi final film ini termasuk campuran kode yang dibuat oleh Christopher, beberapa turunannya dan teks yang ditambahkan secara terpisah. Terkadang Anda bisa melihat kodenya. Misalnya, ada bidikan menarik dengan analisis penulisan alien, di mana Anda dapat melihat kode Bahasa Wolfram yang agak elegan di buku catatan Bahasa Wolfram. Dan kode yang ditentukan tidak persis seperti yang ditunjukkan dalam notebook. Ini adalah kode nyata dengan perhitungan nyata.

Teori Perjalanan Antarbintang

Ketika saya pertama kali melihat naskahnya, saya segera menyadari bahwa untuk mendapatkan nasihat yang koheren, saya perlu mengembangkan teori ilmiah yang koheren tentang apa yang terjadi. Sayangnya, ada sangat sedikit waktu - pada akhirnya, pada kenyataannya, saya punya satu malam untuk menemukan cara perjalanan antarbintang yang dipercaya. Inilah awal dari komentar yang saya tulis untuk pembuat film malam itu (saya tidak membawanya secara keseluruhan sehingga tidak ada spoiler):

Semua detail fisik dalam film ini tidak terlibat secara langsung. Tetapi untuk memberikan nasihat yang koheren pada naskah, itu berguna untuk memikirkan semuanya. Dan mereka juga menyebabkan dialog yang berbeda, terdengar sangat fiksi ilmiah. Berikut adalah beberapa frasa yang tidak termasuk (mungkin menjadi lebih baik) dalam versi final. "Seluruh kapal bergerak di ruang angkasa seperti satu partikel kuantum raksasa." “Alien harus memanipulasi seluruh jaringan ruang-waktu pada skala Planck". "Turbulensi spasial-temporal dibuat di sekitar sampul kapal." "Seolah sampul kapal terdiri dari atom-atom dengan jumlah tipe yang tak terbatas, dan tidak hanya dari 115 yang diketahui oleh kita" (frasa ini harus merujuk pada sinar laser yang dipantulkan dari sampul kapal dalam bentuk pelangi). Untuk "ilmuwan sungguhan" seperti saya, sangat menarik untuk dikemukakan. Saya merasakan rilis tertentu. Terutama karena fakta bahwa salah satu dialog NF ini dapat membawa kita ke diskusi fisik yang panjang dan serius.

Bioskop membutuhkan teori perjalanan antarbintang tertentu. Dan siapa tahu, mungkin di masa depan yang jauh itu ternyata benar. Namun sejauh ini kami belum mengetahui hal ini. Secara umum, beberapa "peretasan" fisika yang ada dapat munculyang akan memungkinkan kami untuk secara instan memungkinkan perjalanan semacam itu. Sebagai contoh, pada tahun 1982 saya mengerjakan sebuah teori yang memungkinkan kami untuk secara konstan mengekstraksi "energi titik nol" dari ruang hampa. Selama bertahun-tahun, mekanisme sederhana ini telah menjadi salah satu sumber energi yang paling banyak dikutip untuk perjalanan antarbintang, walaupun saya sendiri tidak begitu mempercayainya.

Mungkin ada cara yang lebih sederhana untuk mengirim pesawat ruang angkasa kecil setidaknya ke terdekat dengan bintang-bintang, memberikan gerakannya dengan bantuan tekanan cahaya laser. Atau Anda bisa menjinakkan lubang hitam , menciptakan lengkungan ruang-waktu, bahkan sesuai dengan teori gravitasi Einstein. Penting untuk dipahami bahwa meskipun kita mengetahui teori dasar fisika, mungkin tidak segera jelas bagi kita apakah mungkin untuk memastikan pergerakan lebih cepat dari cahaya di Alam Semesta kita. Apakah ada cara untuk membangun bidang kuantum, lubang hitam, dan yang lainnya? Irreducibilitas komputasi mengklaim bahwa tidak ada batas atas pada kompleksitas sistem semacam itu. Akibatnya, dimungkinkan untuk menggunakan semua kemampuan komputasi yang tersedia selama kehidupan Semesta, tidak untuk menemukan struktur yang diperlukan, dan tidak tahu pasti apakah itu mungkin secara prinsip.

Fisikawan - apa mereka?

Datang ke lokasi syuting, cepat atau lambat kita bertemu Jeremy Renner. Dia duduk di tangga trailernya, merokok, dan tampak persis seperti pahlawan pemberani dari banyak film petualangannya. Saya sedang memikirkan bagaimana cara menggambarkan yang paling baik seperti apa fisikawan itu. Saya sampai pada kesimpulan bahwa Anda hanya perlu mulai berbicara tentang fisika. Jadi saya mulai menjelaskan teori yang berkaitan dengan film. Kita berbicara tentang ruang, waktu, mekanika kuantum, perjalanan lebih cepat dari cahaya, dll. Saya menambahkan sedikit cerita yang didengar dari Richard Feynman tentang pekerjaan fisikawan “di lapangan” pada proyek Manhattan . Diskusi itu ternyata energik, dan saya bertanya-tanya apakah perilaku dan fitur saya mirip dengan yang khas untuk fisikawan. Mau tidak mau ingat bagaimana Oliver Sachsdia mengatakan kepada saya betapa menakutkannya dia untuk mengamati berapa banyak perilaku yang diambil Robin Williams darinya untuk film Awakening setelah percakapan yang sangat singkat, dan saya ingin tahu apa yang dapat diambil Jeremy dari saya dalam beberapa jam ini.

Jeremy berusaha memahami bagaimana sains berhubungan dengan plot film, dan apa yang bisa dirasakan alien dan orang-orang. Saya mencoba berbicara tentang bagaimana memahami sifat hal-hal dalam sains. Lalu saya mengerti bahwa lebih baik menunjukkannya dengan menunjukkan kode langsung untuk Bahasa Wolfram. Ternyata dalam film Jeremy sendiri perlu menggunakan Bahasa Wolfram (seperti - saya sangat senang mengatakan ini - kepada banyak fisikawan sungguhan dalam hidup).

Christopher menunjukkan kode yang ia tulis untuk film itu, dan bagaimana caranyaelemen kontrol untuk pekerjaan dinamika. Kemudian kita berbicara tentang bagaimana kode ditemukan. Kami melakukan semacam tes. Lalu kami menulis kode langsung. Dan ini adalah contoh pertama kami - berdasarkan jumlah pi, yang kami diskusikan sehubungan dengan proyek SETI

Apa yang harus dikatakan kepada alien

Bagian dari film ini adalah tentang penerbangan antarbintang. Tapi topik komunikasi dengan alien lebih berkembang di dalamnya, ketika mereka sudah tiba. Saya banyak berpikir tentang pikiran alien . Tetapi sebagian besar, tidak seperti yang disajikan dalam film - tetapi dalam kasus yang lebih rumit, ketika kita tidak memiliki alien atau pesawat ruang angkasa, tetapi hanya ada aliran data tertentu, misalnya, siaran radio, di mana sulit untuk bahkan memahami apakah itu dapat dianggap sebagai bukti intelijen . Ingatlah bahwa sering kali perilaku suatu fenomena seperti cuaca bagi kita cukup kompleks untuk memberi kesan kehadiran kesadaran.

Tetapi dalam "Kedatangan" orang asing sudah ada di sini. Dan bagaimana memulai komunikasi dengan mereka? Kita membutuhkan sesuatu yang universal, terlepas dari perincian bahasa manusia atau sejarah. OK, jika Anda bertemu orang asing, Anda bisa mengarahkan jari Anda pada benda-benda fisik. Tentu saja, ini menunjukkan bahwa orang asing memiliki konsep objek individu daripada kontinum tertentu, tetapi Anda dapat meletakkan ini di atasnya, karena mereka telah berhasil membuat pesawat ruang angkasa. Tetapi bagaimana jika Anda harus lebih abstrak?

Anda selalu dapat beralih ke matematika. Tetapi apakah ini benar-benar universal? Apakah pembangun kapal perlu tahu tentang bilangan prima, integral, seri Fourier? Tentu saja, dalam pengembangan teknologi manusia, hal-hal ini diperlukan. Tetapi apakah ada jalur perkembangan teknologi yang lain, yang mungkin lebih baik? Saya kira begitu.

Dari sudut pandang saya, abstraksi paling umum yang terkait dengan bagaimana Semesta bekerja adalah apa yang kita dapatkan dengan melihat alam semesta komputasi dari program yang mungkin. Ada juga matematika . Dan variasi tak berujung set aturan abstrak lainnya. Dan beberapa waktu lalu saya menyadari bahwa banyak dari mereka masuk akal - dan sangat cocok - untuk menciptakan teknologi .

Oleh karena itu, sambil melihat dunia komputasi dari program yang mungkin, apa yang dapat dipilih sebagai hal universal yang masuk akal untuk memulai diskusi abstrak dengan alien?

Karena kita dapat menunjuk ke objek individual, kita dapat memulai percakapan tentang angka, pertama unary, lalu, mungkin, biner. Inilah awal rekaman yang saya buat untuk film ini. Kata-kata dan kode untuk orang, tetapi untuk orang asing - hanya kartu dengan gambar.

Apa yang muncul setelah angka dan aritmatika? Menariknya, bahkan apa yang telah kita bahas tidak mencerminkan sejarah matematika manusia. Terlepas dari sifat dasar angka biner (muncul bahkan dalam bahan lama seperti I Ching ), mereka telah mendapatkan popularitas baru-baru ini - setelah munculnya ide-ide matematika yang jauh lebih kompleks.

Jadi kita tidak perlu mengikuti sejarah matematika atau sains, atau bahkan urutan pengajarannya. Kita perlu menemukan sesuatu yang bisa dipahami secara langsung, tanpa menggunakan kata-kata. Apa yang akan kita pelajari, misalnya, melihat artefak yang diambil dari bumi di situs arkeologi.

Ternyata ada kelas sistem komputasi yang telah saya pelajari selama beberapa dekade, menurut saya bagus sekali, cocok untuk peran ini - automata seluler . Mereka didasarkan pada aturan sederhana yang dapat dijelaskan secara visual. Mereka bekerja dengan mengulangi penerapan aturan, dan sering mengarah pada penampilan struktur yang kompleks - dan ini, seperti yang kita ketahui, dapat menjadi dasar dari semua jenis teknologi yang menarik.

Menonton otomat seluler, Anda dapat mulai membangun gagasan tentang seluruh dunia, atau, "Suatu jenis ilmu baru " - itulah yang saya sebut buku tentang hal-hal ini. Tetapi bagaimana jika kita perlu menyampaikan gagasan yang lebih tradisional tentang sains dan matematika? Apa yang kita lakukan

Mungkin mulai dengan bentuk geometris dua dimensi. Pada tahun 1820, Gauss mengusulkan menggambar di hutan Siberia [ lebih tepatnya, menanam pohon di tundra dengan cara khusus - kira-kira. menerjemahkan.] diagram yang mewakili teorema Pythagoras sehingga alien dapat melihatnya.

Tetapi mudah untuk mendapat masalah. Anda dapat menunjukkan padatan Platonis. Cetakan printer 3D cocok. Tetapi gambar dua dimensi dengan perspektif tergantung pada bagaimana sistem visual diatur. Jaringan bahkan lebih rumit - bagaimana kita tahu bahwa garis-garis yang menghubungkan titik-titik ini mewakili koneksi abstrak?

Mungkin kita bisa menunjukkan teorema logika . Tetapi bagaimana cara mempresentasikannya? Anda memerlukan representasi simbolik - tekstual, dengan bantuan pohon, atau yang lainnya. Dari contoh komputasi, kita tahu bahwa logika bukanlah titik awal yang ideal untuk penyajian konsep umum. Tetapi pada 1950-an ini tidak diketahui, dan ada sebuah buku menarik yang mencoba membangun bahasa untuk berkomunikasi dengan alien berdasarkan logika.

Bagaimana dengan konsep angka? Dalam film " Kontak"Bilangan prima telah menjadi kunci. Meskipun penting dalam sejarah matematika, bilangan prima tidak terlalu dibutuhkan dalam teknologi modern, dan di mana mereka digunakan (perlindungan kriptografi), penampilan mereka tampak acak.

Dalam sinyal radio, bilangan prima dapat berfungsi sebagai bukti kecerdasan yang baik. Tetapi tentu saja, mereka dapat dihasilkan oleh program - dan cukup sederhana, termasuk sama selular automata urutan bilangan prima tidak secara otomatis berarti bahwa itu telah menciptakan peradaban cerdas mereka bisa dari beberapa "e .. alami untuk "program.

Secara visual bilangan prima mudah untuk ditampilkan. Tapi pekerjaan lebih lanjut dengan mereka membutuhkan konsep-konsep yang tidak begitu mudah untuk menunjukkan secara langsung.

Sangat mudah untuk jatuh ke dalam perangkap hal-hal yang jelas bagi manusia. Salah satu contoh favorit saya adalah Pioneer 10 , artefak manusia yang memiliki jarak terjauh di luar angkasa (hari ini hampir 18 miliar km , atau 0,05% jarak ke Alpha Centauri). Ada piring di atasnya yang menunjukkan garis spektral hidrogen 21 cm. Saat ini, cara yang paling jelas untuk representasi semacam itu mungkin adalah garis 21 cm. Namun pada tahun 1972, Karl Sagan dan yang lainnya memutuskan untuk melakukan sesuatu yang “lebih ilmiah,” dan membuat diagram skematis dari proses mekanika kuantum yang mengarah ke garis spektral. Masalahnya adalah bahwa diagram tersebut didasarkan pada konvensi manusia - misalnya, penggunaan panah untuk menunjukkan putaran kuantum - yang tidak terkait dengan konsep-konsep yang dijelaskan dan sangat spesifik untuk pengembangan ilmu pengetahuan manusia.

Mari kita kembali ke Arrival. Untuk mengajukan pertanyaan seperti "apa tujuan Anda di Bumi?", Seseorang perlu melangkah lebih jauh dari sekuens biner atau automata seluler. Ini adalah masalah yang sangat menarik, yang dengan cara aneh menyerupai tugas yang sangat penting untuk berkomunikasi dengan AI saat ini dan menentukan tujuan dan tugas apa yang harus mereka miliki.

Dalam arti tertentu, AI sekarang sedikit seperti kecerdasan alien. Sejauh ini, kami hanya memahami kecerdasan manusia. Setiap contoh aplikasinya berisi perincian kondisi manusia dan sejarah manusia. Tapi seperti apa intelek yang tidak membagikan perincian ini?

Salah satu kesimpulan ilmu yang saya lakukan adalah bahwa tidak ada garis yang jelas antara kecerdasan dan hasil komputasi. Automata seluler yang sama atau cuaca melakukan hal-hal yang sebanding dalam kompleksitasnya dengan otak. Dalam arti tertentu, mereka juga "berpikir." Tapi tidak seperti orang. Mereka tidak memiliki konteks dan detail kami.

Tetapi untuk mengkomunikasikan topik seperti tujuan dan sasaran, kita perlu menemukan poin bersama. Dalam kasus AI, saya sedang mengerjakan apa yang saya sendiri sebut sebagai " bahasa komunikasi simbolik ", tentang cara mengekspresikan konsep yang penting bagi orang-orang, dan mengirimkannya ke AI. Ada aplikasi praktis langsung untuk ini, seperti kontrak pintar. Tetapi ada tujuan jangka panjang, seperti membuat analogi konstitusi untuk perilaku AI.

Ketika berkomunikasi dengan orang asing, kita perlu mengembangkan bahasa universal bersama yang memungkinkan kita mengekspresikan konsep yang penting bagi kita. Ini tidak mudah. Bahasa alami didasarkan pada perincian keadaan dan sejarah manusia. Bahasa saya tentang komunikasi simbolis mencoba menyampaikan hal-hal penting bagi orang - dan bukan sesuatu yang penting bagi orang asing.

Dalam "Kedatangan" sudah diketahui bahwa orang asing memiliki kesamaan dengan kita. Sebagai monolit dari Space Odyssey 2001, dilihat dari bentuknya, kami menetapkan bahwa pesawat ruang angkasa alien adalah artefak. Mereka tidak terlihat seperti meteorit aneh. Mereka terlihat seperti sesuatu yang dibuat dengan niat.

Tapi dengan apa? Niat tidak dapat didefinisikan secara abstrak. Ini hanya dapat ditentukan sehubungan dengan platform sejarah dan budaya. Dan untuk bertanya kepada orang asing tentang tujuan dan sasaran mereka, pertama-tama kita perlu memahami platform budaya dan sejarah kita saat ini.

Kadang-kadang saya berpikir tentang hari ketika kita bisa mengembangkan AI begitu banyak sehingga kita bisa bertanya kepadanya tentang tujuan mereka. Sepertinya saya bahwa kekecewaan menunggu kita. Karena, menurut pendapat saya, tidak ada definisi abstrak yang bermakna dari suatu tujuan. Dan AI tidak akan memberi tahu kami sesuatu yang tidak terduga. Definisi tujuannya akan mencerminkan sejarah dan konteksnya. Dan atas ini, sebagai pencipta AI, kami memiliki kendali serius.

Tetapi dengan alien, ini tidak begitu. Tapi filmnya juga tentang itu.

Syuting

Sepanjang hidup saya, saya telah terlibat dalam proyek-proyek besar. Dan saya selalu tertarik pada bagaimana berbagai proyek besar diorganisir. Saya adalah salah satu dari orang-orang yang menonton film hingga akhir. Jadi menarik bagi saya untuk melihat proyek untuk membuat film dari jarak dekat.

Dalam skala, pengambilan gambar film seperti Kedatangan adalah proyek yang sebanding dengan merilis versi baru dari Bahasa Wolfram. Ada persamaan dan perbedaan.

Kedua proyek memiliki ide dan kreativitas. Keduanya melibatkan berbagi banyak keterampilan yang berbeda. Keduanya harus disatukan untuk menghasilkan produk yang kohesif.

Dalam arti tertentu, pembuat film lebih mudah daripada programmer. Mereka hanya perlu melakukan satu hal yang bisa Anda lihat. Dalam hal perangkat lunak, dan terutama dengan pengembangan bahasa, kita perlu melakukan sesuatu yang dapat digunakan oleh orang yang berbeda dalam jumlah cara yang tak terbatas, termasuk metode yang tidak disediakan oleh kami. Tentu saja, Anda selalu dapat membuat versi baru dari perangkat lunak, secara bertahap memperbaikinya. Sebuah film hanya dapat dibuat sekali.

Pada masalah manajemen personalia, lebih mudah untuk bekerja dengan perangkat lunak daripada film seperti "Kedatangan". Pengembangan perangkat lunak yang dikelola dengan baik memiliki ritme yang konstan, orang-orang memiliki kerja yang konstan dan tim yang konstan untuk waktu yang lama. Sejumlah besar orang biasanya tertarik untuk membuat film, banyak dari mereka mungkin tidak pernah bertemu sebelumnya, untuk waktu yang singkat. Anehnya, ini umumnya berhasil. Saya berpikir bahwa selama bertahun-tahun banyak tugas dalam industri film telah distandarisasi, sehingga seseorang dapat mengerjakan sesuatu selama satu atau dua minggu, dan kemudian berhasil memindahkannya ke yang lain.

Saya memimpin beberapa rilis perangkat lunak lengkap. Dan orang akan berpikir bahwa sekarang masalah seperti itu akan menjadi proses yang sederhana dan tenang. Tapi dia tidak pernah ada. Mungkin karena kita selalu berusaha melakukan hal-hal baru dan inovatif. Atau karena ini adalah sifat dari proyek. Tetapi saya menemukan bahwa untuk membawa proyek ke kualitas yang baik saya selalu perlu bekerja sangat keras. Setidaknya dalam kasus perusahaan kami, orang-orang yang sangat berbakat selalu mengerjakan proyek. Tetapi selalu ada tugas tak terduga yang membutuhkan banyak energi, konsentrasi dan upaya.

Kadang-kadang saya merasa bahwa proses kami agak seperti syuting film. Pada tahun-tahun awal Mathematica, kami bahkan memiliki teks yang tampak seperti kredit film. Saya sering muncul dengan kategori berkontribusi orang sendiri ("pengembang modul terkemuka", "pemformatan ekspresi", "pengembang font terkemuka", ..). Tetapi setelah sepuluh tahun, karena banyak tambalan, menjadi terlalu sulit untuk memahami hal ini, dan kreditnya hilang. Dan tetap saja, selama beberapa waktu saya mencoba mengatur pesta untuk menghormati akhir pekerjaan, seperti halnya para pembuat film. Tetapi selalu ada beberapa masalah atau peningkatan kritis, dan pengembang kunci tidak dapat datang ke pesta karena mereka memperbaikinya.

Pengembangan perangkat lunak - atau, setidaknya, pengembangan bahasa - memiliki beberapa kesamaan struktural dengan pembuatan film. Semuanya dimulai dengan skrip - spesifikasi umum dari produk akhir. Lalu kami mencoba membuat ini. Tak pelak lagi, pada akhirnya, melihat-lihat hasilnya, kami memahami bahwa kami harus mengubah spesifikasi. Dalam film seperti "Kedatangan" ini terjadi pada tahap akhir (pasca produksi). Dalam pengembangan perangkat lunak, ini adalah langkah pengembangan lain.

Sangat menarik bagi saya untuk mengamati bagaimana naskah dan proposal saya melewati siklus kehidupan "Kedatangan". Ini mengingatkan saya pada bagaimana saya melakukan pengembangan perangkat lunak: semuanya secara bertahap disederhanakan. Saya membuat komentar rinci tentang memperbaiki dialog. "Kamu seharusnya tidak berbicara tentang menghindari perhitungan mati; karaktermu terlalu disetel secara analitis." "Anda seharusnya tidak mengatakan bahwa pesawat ruang angkasa telah melewati jutaan tahun cahaya. Itu akan berada di luar galaksi. Katakan lebih baik satu triliun mil. " Perubahan sedang dilakukan. Tapi kemudian semuanya disederhanakan, dan ide utamanya disampaikan dengan cara yang minimalis. Saya tidak melihat semua langkah, tetapi hasilnya sangat mengingatkan saya pada pengembangan perangkat lunak - untuk mengurangi semua kesulitan dan membuat semuanya menjadi paling jelas dan sederhana.

Bisakah Anda mengisi papan?

Kontribusi saya untuk Arrival terutama selama pembuatan film film di awal musim panas 2015. Hampir setahun setelah itu, saya mendengar bahwa film ini sedang dalam tahap akhir. Tetapi tiba-tiba di bulan Mei saya menerima email: dapatkah saya dengan cepat mengisi papan fisika yang masuk akal untuk sebuah film?

Ada adegan dalam film dengan Amy Adams di depan papan, dan ternyata apa yang tertulis di dalamnya terkait dengan fisika sekolah menengah - dan bukan dengan apa yang diharapkan dari fisikawan tingkat karakter Jeremy Renner.

Saya terkejut karena saya menyadari bahwa saya tidak perlu bekerja keras terutama di papan tulis untuk spidol. Untuk semua pekerjaan dan presentasi selama 30 tahun saya menggunakan komputer, dan sebelum itu, papan tulis dan proyektor film digunakan. Tapi jujur saya memasang papan tulis di kantor saya dan mulai menulis di atasnya (dan dengan tangan saya sudah jarang menulis), yang, menurut pendapat saya, seharusnya ditulis oleh seorang ahli fisika yang baik yang mencoba memahami kemunculan tiba-tiba perjalanan antarbintang.

Inilah yang saya pikirkan. Ruang kosong dibuat untuk membuatnya lebih mudah untuk mengintegrasikan Amy Adams bergerak di depan papan tulis. Untuk versi final film, papan sekali lagi ditulis ulang, jadi dalam film itu berbeda dari foto di bawah ini.

Saya membayangkan diri saya menggantikan karakter Jeremy Renner atau rekan-rekannya, yang menuliskan gagasan tentang pesawat ruang angkasa dan formula yang sesuai. Setelah beberapa waktu, saya mendapat cerita yang bagus dari fakta fisik dan hipotesis.

Itu dia.

1. Mungkin kapal memiliki bentuk yang aneh, karena berputar selama gerakan dan menciptakan gelombang gravitasi .
2. Mungkin ini dioptimalkan untuk memaksimalkan intensitas pola radiasi gravitasi tertentu.
3. Formula Einstein untuk kekuatan radiasi gravitasi yang dipancarkan oleh massa dengan distribusi yang berubah. Q _ij adalah momen distribusi quadrupole yang dihitung dari integral yang ditunjukkan.
4. Elemen-elemen dari orde yang lebih tinggi, tergantung pada momen multipole dari orde yang lebih tinggi , dihitung oleh integral yang ditunjukkan dari kepadatan massa kapal ρ (Ω) yang dibobot oleh harmonik bola .
5. Gelombang gravitasi akan menyebabkan perubahan dalam struktur ruang-waktu yang diwakili oleh tensor 4-dimensi jam _μν
6. Mungkin kapal entah bagaimana "mengapung" melalui ruang-waktu, diberi makan oleh efek dari gelombang gravitasi ini.
7. Ada kemungkinan bahwa turbulensi gravitasi dengan korelasi kekuatan, mirip dengan yang muncul di sekitar objek yang bergerak dalam cairan, dibuat di sekitar penutup lambung kapal (atau kapal "mendidih" di ruang-waktu di sekitar dirinya sendiri).
8. Persamaan evolusi papapetraputar tensor dalam GR sebagai fungsi waktu τ.
9. Persamaan gerakan geodesik , yang menggambarkan pergerakan objek dalam ruang-waktu melengkung. Γ adalah simbol Christoffel yang ditentukan oleh struktur ruang-waktu. Dan ya, persamaan ini dapat diselesaikan menggunakan NDSolve dalam Bahasa Wolfram.
10. Persamaan Einstein untuk medan gravitasi yang dihasilkan oleh massa yang bergerak (medan menentukan gerak massa, yang dengan sendirinya memengaruhi medan).
11. Gagasan lain adalah massa negatif dari pesawat ruang angkasa, atau setidaknya tekanan negatif. Tekanan gas foton adalah 1/3 ρ; Versi energi gelap yang paling umum memiliki tekanan -ρ.
12. Persamaan untuk tensor momen energi, yang menentukan kombinasi massa, tekanan, dan kecepatan, ditemukan dalam perhitungan relativistik untuk cairan ideal.
13. Mungkin kapal adalah gelembung dengan struktur ruang-waktu yang berbeda. Panah menunjuk ke bentuk kapal yang ditarik sebelumnya di papan tulis.
14. Apakah simbol Christoffel ("koefisien penggabungan pada ruang bertingkat tangensial") penting untuk bentuk kapal, menurut perhitungan berdasarkan tensor metrik spasial ?
15. Gelombang gravitasi dapat digambarkan sebagai perturbasi dari metrik ruang-waktu sehubungan dengan latar belakang datar ruang Minkowski tempat SRT bertindak.
16. Persamaan propagasi gelombang gravitasi, dengan mempertimbangkan beberapa efek nonlinier pertama, yang mempengaruhi gelombang itu sendiri.
17. Persamaan Boltzmann relativistik menggambarkan gerakan dan tabrakan partikel seperti graviton di gas Bose-Einstein .
18. Gagasan abstrak: mungkin saja membuat "laser" dari graviton bukan foton , dan kapal bekerja berdasarkan prinsip ini.
19. Laser adalah fenomena kuantum. Ini adalah diagram Feynman dari interaksi graviton di dalam rongga (foton tidak memiliki interaksi langsung nonlinier satu sama lain).
20. Bagaimana cara membuat cermin untuk graviton? Mungkin ini adalah metamaterial dengan struktur mikroskopis khusus hingga skala Planck.
21. Dalam laser, keadaan koheren dari superposisi jumlah foton yang tak terbatas digunakan, yang dibentuk oleh operator kelahiran tertanam tak terhingga diterapkan pada vakum teoritis bidang kuantum.
22. Ada diagram Feynman untuk ini: ini adalah persamaan self-konsisten Bethe - Salpeter untuk graviton terikat, yang dapat dihubungkan dengan laser graviton.
23. Interaksi nonlinier utama dari graviton di pendekatan gravitasi quantum yang terganggu.
24. Kemungkinan istilah kualifikasi untuk tindakan Einstein-Gilbertdari GR untuk efek kuantum.

Saya mengerti bahwa penjelasan ini sendiri mungkin tampak seperti bahasa asing! Tetapi mereka cukup sederhana dibandingkan dengan bahasa "fisika lengkap". Izinkan saya menjelaskan kisah fisik yang lebih sederhana dari papan tulis.

Ini dimulai dengan properti kapal yang jelas: ia memiliki bentuk asimetris yang tidak biasa. Dia terlihat seperti batu celticyang bisa mulai berputar dalam satu arah, dan kemudian berubah arah. Dan saya berpikir: mungkin kapal itu berputar. Dan benda berputar nonspherical yang masif akan menciptakan gelombang gravitasi. Biasanya mereka terlalu lemah untuk dideteksi, tetapi jika objek cukup besar atau kecepatan rotasi cukup besar, ombaknya juga bisa kuat. Memang, tahun lalu, setelah 30 tahun mencari, gelombang gravitasi dari dua lubang hitam berputar satu sama lain dan menyatukan ditemukan - dan mereka ternyata terdeteksi pada jarak sepertiga dari alam semesta yang diamati. Massa yang mempercepat menciptakan gelombang gravitasi dengan cara yang sama seperti mempercepat muatan listrik menghasilkan yang elektromagnetik.

Bayangkan sebuah kapal berputar dengan cepat sehingga menciptakan banyak gelombang gravitasi. Tapi bagaimana jika kita bisa mengunci gelombang ini di ruang terbatas menggunakan pergerakan kapal itu sendiri? Maka kita akan mendapat gangguan. Tetapi bagaimana jika mereka diperkuat secara koheren, seperti dalam laser? Kemudian mereka akan menjadi lebih kuat dan mulai mempengaruhi pergerakan kapal - mungkin mendorongnya melalui ruang-waktu.

Tetapi mengapa ombak akan menguat? Dalam laser konvensional yang menggunakan foton (partikel cahaya), perlu untuk terus-menerus membuat foton baru dengan memompa energi ke dalam material. Foton adalah partikel Bose-Einstein (boson), oleh karena itu mereka cenderung "berperilaku sama" - karena itu, sinar laser adalah gelombang yang koheren. Elektron adalah fermion, yang berarti mereka berusaha untuk tidak melakukan hal yang sama, yang mengarah pada prinsip laranganpenting untuk stabilitas materi.

Orang dapat membayangkan bahwa gelombang cahaya terdiri dari foton; dan gelombang gravitasi dapat terdiri dari graviton (meskipun kita belum memiliki teori yang lengkap untuknya). Foton tidak berinteraksi dengan diri mereka sendiri - sederhananya, karena foton bereaksi dengan partikel seperti elektron yang memiliki muatan listrik, tetapi foton tidak memiliki muatan. Graviton berinteraksi satu sama lain - karena fakta bahwa mereka berinteraksi dengan segala sesuatu yang memiliki energi, dan mereka sendiri memilikinya.

Interaksi nonlinear seperti itu dapat menyebabkan efek yang tidak biasa. Misalnya, gluon dalam kromodinamik kuantum berinteraksi secara nonlinier sedemikian rupa sehingga mereka tetap tertutup di dalam partikel seperti proton, seolah-olah "direkatkan" bersama-sama. Tidak jelas apa yang akan menyebabkan interaksi nonlinier graviton. Mungkin untuk "laser graviton" yang mandiri.

Formula di atas menggambarkan penciptaan dan efek gelombang gravitasi. Yang lebih rendah berhubungan dengan graviton dan interaksinya. Yang paling atas berhubungan dengan GR. Yang lebih rendah adalah campuran pendekatan klasik dan kuantum untuk graviton dan interaksinya. Diagram adalah diagram Feynman yang secara skematis menunjukkan perambatan gravitasi melalui ruang-waktu.

Saya tidak tahu apakah laser graviton benar-benar memungkinkan, dan bagaimana cara kerjanya. Tetapi dalam laser foton biasa, foton, pada kenyataannya, melompat ke dalam rongga tertentu, yang dindingnya berfungsi seperti cermin. Sayangnya, kami tidak tahu cara membuat cermin untuk graviton - seperti halnya kami tidak tahu cara menutup diri dari medan gravitasi (materi gelap akan menjadi tameng jika benar-benar ada). Di papan tulis, saya menunjukkan kemungkinan pembuatan metamaterial dari skala Planck 10 ^-34 meter (di mana efek kuantum menjadi penting untuk gravitasi), yang dapat berfungsi sebagai cermin untuk graviton. Kemungkinan lain adalah pengoperasian laser graviton berdasarkan prinsip laser elektron bebas tanpa lubang.

Ingat, saya ingin menulis di papan tulis apa yang mungkin dipikirkan oleh fisikawan yang baik, yang ditarik dari laboratorium negara ketika dihadapkan pada situasi dari sebuah film. Ini adalah hal-hal yang lebih “diterima secara umum” dibandingkan dengan apa yang saya pribadi buat untuk perjalanan antarbintang. Tetapi ini karena teori saya bergantung pada ide-ide saya yang lain tentang karya fisika fundamental, yang belum diterima secara umum dalam masyarakat fisik.

Apa teori yang benar untuk perjalanan antarbintang? Saya tidak tahu. Saya akan sangat terkejut jika teori utama yang saya ciptakan untuk film ini, atau teori di papan tulis adalah benar. Tapi siapa yang tahu? Tentu saja, akan sangat membantu jika alien terbang kepada kami di pesawat ruang angkasa untuk menunjukkan kepada kami bahwa penerbangan antarbintang dimungkinkan.

Apa tujuan Anda di bumi?

Jika alien muncul di Bumi, salah satu pertanyaan yang jelas adalah: mengapa Anda ada di sini? Apa tujuanmu Tokoh-tokoh dalam film berbicara banyak tentang ini. Dan ketika Christopher dan saya berada di lokasi syuting, kami diminta untuk membuat daftar jawaban yang mungkin, yang dapat ditempatkan di papan atau tablet. Inilah yang kami

temukan : • Kolonisasi.
• Penambangan.
• Perdagangan.
• Filantropi.
• Penginjilan.
• Pariwisata.
• Penaklukan dan ekspansi.
• Zoologi, etnologi, geologi.
• Perluasan jaringan pesan antarbintang.
• Memetakan alam semesta.
• Rasa ingin tahu.
• Pelatihan.
• Tes teknologi.
• Cari suaka.
• Kecelakaan.
• Tradisi ritual.
• Sesuatu yang tidak bisa dipahami orang.
• Sama seperti itu.

Saya telah mencatat bahwa prinsip tujuan itu sendiri adalah sesuatu yang terkait erat dengan konteks budaya dan lainnya. Menariknya, ketika menyusun daftar seperti itu pada momen sejarah yang berbeda, orang akan menempatkan poin yang berbeda di dalamnya. Juga menarik apa tujuan AI dan manusia dapat mengejar di masa depan. Saya mungkin terlalu pesimistis, tetapi bagi saya kelihatannya bagi orang-orang di masa depan, AI dan alien, jawaban atas pertanyaan ini akan terletak pada kemungkinan alam semesta komputasi - yang saat ini kita tidak punya kata-kata dan konsep.

Dan sekarang film,

bioskop ternyata bagus, ulasan awal sangat menggembirakan. Sangat menarik untuk melihat hal-hal seperti itu di dalamnya (dan kode Christopher):

Are we studying them, or are they studying us? #Arrival opens on Friday! Get tickets and showtimes: https://t.co/gTowHgbXdv #WhyAreTheyHere pic.twitter.com/m4j2vkC1U4
— Regal Cinemas (@RegalMovies) November 8, 2016

Sangat menarik untuk berpartisipasi dalam penciptaannya, itu merangsang. Saya mulai lebih memahami apa yang tercipta dari semua film yang saya tonton dan apa yang layak untuk menggabungkan sains dengan fiksi yang mengasyikkan. Saya juga mulai mengajukan pertanyaan ilmiah yang belum pernah saya capai sebelumnya - terkait dengan semua hal yang menarik minat saya.

Saya tidak dapat membantu tetapi berpikir tentang apa yang akan terjadi jika alien benar-benar tiba di Bumi. Saya ingin berpikir bahwa dengan berpartisipasi dalam penciptaan "Kedatangan" saya sedikit lebih siap untuk ini. Dan tentu saja, jika kapal mereka menyerupai batu Celtic raksasa, kita sudah memiliki kode Bahasa Wolfram yang bagus untuk ini.

Bagaimana bisa pesawat ruang angkasa alien bekerja?