Grupa ALCHEMY: chaos rzadzacy komputerami?
Można by pomyśleć, że złożone mikrochipy rządzące nowoczesnymi komputerami działają w precyzyjny, z góry określony sposób. Według członków grupy badawczej ALCHEMY z francuskiego Narodowego Instytutu Badań Informatycznych i Automatyzacji (INRIA), działają chaotycznie, nieprzewidywalnie, a ich zachowanie można porównać z pogodą. Nowoczesna architektura mikroprocesorowa obejmuje imponującą liczbę tranzystorów: powszechnie używany mikroprocesor Intel Pentium 4 składa się z 42 mln tranzystorów, bardziej nowoczesny Itanium 2 ma ich nie mniej niż 410 mln. Jak stwierdza Hugues Berry, członek zespołu badawczego, jednostki te współdziałają według skomplikowanych zasad i "ich wydajność może być bardzo zmienna i trudna do przewidzenia". W podsumowaniu badań podkreślono, że jedynie teoria chaosu może wyjaśnić to nieprzewidywalne działanie. W trakcie badań trzej członkowie zespołu przeanalizowali wydajność nowoczesnego mikroprocesora poprzez wielokrotne oddzielne uruchamianie tych samych standardowych programów na symulatorze z rodzaju powszechnie używanych przez inżynierów do projektowania i testowania mikroprocesorów. Mierzyli oni czas, jaki procesor potrzebuje do wykonania zadania i stwierdzili, że czas wykonania programów w poszczególnych próbach znacznie się różnił. Zespól ALCHEMY odnotował, że wydajność mikroprocesorów podczas wykonywania pewnych programów prezentowała skomplikowane, niepowtarzalne odchylenia, które nie poddają się tradycyjnym analizom, ale zostały z powodzeniem opisane przy użyciu narzędzia zwanego analizą "chaosu deterministycznego". Takie złożone zachowania są obserwowane w wielu innych systemach, od fizyki po biologię i nauki społeczne. Jednym z głównych przykładów takiego zachowania jest pogoda: nawet jeśli możemy precyzyjnie i matematycznie opisać czynniki wpływające na pogodę, to jednak nie jest możliwe dokładne jej przewidzenie w długim okresie. Niewielkie zmiany w danych wyjściowych, takich jak temperatura, prędkość wiatru, czy ciśnienie mogą powodować ogromne odchylenia w późniejszym czasie. W przypadku złożonych mikroprocesorów oznacza to, że precyzyjny przebieg obliczeń, łącznie z czasem ich trwania, zależy od stanu procesora w chwili rozpoczęcia przetwarzania. Zjawisko to jest zwane "efektem motyla" lub bardziej technicznie "wysoką zależnością od warunków wyjściowych" - stanowiącą istotę chaosu. Według opinii grupy ALCHEMY zaprezentowanej w podsumowaniu, fenomen ten jest odpowiedzialny za zmienne różnice w prędkości, z jaką niektóre programy są wykonywane.
Kraje
Francja