| Strona główna ->
Dział
Oblicza informatyki
 Andrzej Klimek 2003-10-17
Informatyka jako samodzielna dyscyplina naukowa o własnych
pojęciach podstawowych wnosiła i wnosi do nauki wartości o znacznie
większym ciężarze gatunkowym niż jedynie wprowadzenie komputerów i metod
komputerowych. Wyjaśnianie podobieństw i różnic między informatyką
techniczną i biologiczną staje się pasjonującym i znaczącym zadaniem
cywilizacyjnym. Jego rozwiązanie pozwoli być może zbliżyć się do granic
poznania.
Po raz pierwszy informatyka zaczęła badać prawa rządzące
przetwarzaniem informacji. Wszędzie tam, gdzie kończy się materia
nieożywiona, a zaczyna ożywiona pojawiają się jako symptomy życia
zakodowane zapisy informatyczne zawarte w łańcuchach DNA i systemy
wykorzystywania tych zapisów. Są to molekularne systemy informatyki w
organizmach żywych, stanowiące nie tylko olbrzymi obszar dla badań praw
rządzących kodowaniem i przetwarzaniem danych, ale również często
niedościgłe wzory dla tworzonych przez nas technicznych systemów
informatyki.
Ludzie zaczęli budować systemy informatyczne około 60
lat temu, dzięki czemu powstała informatyka techniczna. Stworzone przez
nią systemy są powszechnie stosowane. Systemy informatyki biologicznej
ewoluują od setek milionów lat. To właśnie dzięki nim rozwijają się i
samoodtwarzają na naszej planecie organizmy żywe.
Mamy więc do
czynienia ze stworzonym przez ludzi systemem informatyki technicznej i
tworzonym przez wieki w przyrodzie systemem informatyki biologicznej. Są
to właściwie takie same systemy informatyczne. Szukanie podobieństw i
różnic między nimi jest pasjonującym i niesłychanie ważnym zadaniem
cywilizacyjnym, warunkującym wręcz nasz cywilizacyjny poziom.
Technika i biologia
Zarówno w informatyce
technicznej jak i biologicznej wykorzystuje się te same zasady i podobnie
realizuje zadania. Najpierw powstaje algorytm (czyli zestaw operacji,
które trzeba wykonać, aby uzyskać założony efekt), potem program,
następnie urządzenie do jego realizacji, wreszcie następuje realizacja. Ta
zasada jest wspólna.
Są jednak w tych systemach istotne różnice.
•
Język programowania w informatyce technicznej jest dwuwartościowy (0 lub
1), informatyka biologiczna opiera się na czterowartościowej logice
(symbole terminalne A, G, C, T).
• W informatyce technicznej do
zapisywania symboli terminalnych używamy makroukładów (jakkolwiek
miniaturowe byłyby), a w informatyce biologicznej symbole terminalne
języka reprezentowane są przez atomy i molekuły.
Różnice te wynikają z
różnych celów pisania programów przez nas i przez naturę.
Ludzie
piszą programy w celu rozwiązywania problemów o charakterze matematycznym,
natura zaś pisała swoje programy, by budować obiekty biologiczne.
Biologiczna technologia budowania obiektów różni się od technologii w
naszym znaczeniu tego słowa. My budujemy obiekt składając w taki czy inny
sposób uprzednio wytworzone elementy składowe, części, detale. Informatyka
biologiczna realizuje swe cele wykorzystując nanotechnologię (poziom
atomów i molekuł - nanoinformatyka).
Naśladowanie
przyrody
Szukając ekologicznie czystych sposobów otrzymywania
materiałów próbujemy naśladować przyrodę. Odchodzimy więc od technologii
„z góry w dół”, zastępując ją układaniem atomów w odpowiednich
konfiguracjach. Można to uzyskać dzięki programowi układającemu mieszaninę
molekuł w zaplanowanym porządku.
Do rozwiązania pozostał jednak
ważny problem: biologia buduje obiekty nanotechnologiczne i zdolne do
samopowielenia. Dlatego każda informacja jest zapisana w DNA podwójnie.
Dzięki temu z jednego łańcucha powstają dwa i następuje replikacja całego
zapisu. Każde rzucone w ziemię ziarno pszenicy zawiera 10 Mb informacji.
Jest to program pozwalający odtworzyć całą roślinę, z której ziarno to
pochodzi i wytworzyć nowe ziarno.
Informatyka biologiczna wciąż
jeszcze pozostaje dla informatyki technicznej niedościgłym wzorcem, ale
można już zauważyć stopniowe zbliżanie się do siebie obu tych systemów.
Technologie molekularne już dziś częściowo służą do miniaturyzacji
urządzeń, ale czeka nas jeszcze zejście w tej dziedzinie do poziomu
atomów. Głównym celem jest uzyskanie samoreplikacji programów i obiektów.
Pierwsze udane próby zostały już zresztą uczynione.
Możliwa
rewolucja
A może uda się przeskoczyć naturę i zejść do jeszcze
niższego poziomu zastępując litery kodu nie molekułami, lecz spinami
atomów? Uzyskalibyśmy wtedy całościowy układ systemów informatycznych:
techniczny (symbole 1 i 0), biologiczny (symbole: nukleotydy),
nanotechniczny (symbole: molekuły) i kwantowy (spiny). Byłby to prawdziwy
przewrót naukowy. Przejście z poziomu makroelementów na poziom molekularny
i atomowy (czego pierwsze efekty już obserwujemy) zmieni całkowicie
otaczający nas świat techniki, a informatyce pozwoli zbliżyć naukę jako
całość do tego, co można by nazwać granicą poznania.
Dzięki
informatyce powstały komputery, które można dziś spotkać wszędzie, a
umiejętności posługiwania się nimi są obecnie podstawowym atrybutem
człowieka. Prof. dr inż. Stefan Węgrzyn z Instytutu Informatyki
Teoretycznej i Stosowanej PAN w Gliwicach dostrzega jednak w tym masowym
zainteresowaniu komputerami niebezpieczeństwa dla… informatyki.
Upadek informatyki?
Samo słowo „informatyka”
stało się modne. Organizowane są masowo kursy „informatyki”, bez podstaw
informatyki. Kursy uczą obsługi komputera, głównie PC. To pomylenie pojęć
stanowi zagrożenie dla rozwoju informatyki. Mając na myśli informatykę,
zbyt często odwracamy uwagę od tego, co powinno być głównym przedmiotem
zainteresowania i znacznie więcej mówi się o instrukcjach obsługi
komputerów niż o informatyce jako dyscyplinie naukowej. Duże nasycenie
sprzętem staje się wtedy niewspółmierne ze stosunkowo niewielką wiedzą o
informatyce jako nauce, która zaczyna dziś odgrywać bardzo ważną rolę w
rozwoju prawie całego obszaru badań naukowych i determinuje współczesny
rozwój cywilizacyjny.
Technologiczne podstawy i rozwiązania
systemów powstają w laboratoriach i w placówkach badawczych, w których
prowadzone są badania doświadczalne. Gdy wyposażenie w komputery stało się
powszechne, takie laboratoria i badania zaczęły zanikać. Miało je zastąpić
komputerowe modelowanie i symulowanie. Tymczasem, jeśli ktoś coś symuluje
w komputerze, to modeluje on nie rzeczywisty proces czy obiekt, ale swoje
wyobrażenie o nim.
Zanikanie laboratoriów doświadczalnych na rzecz
wyłącznie komputerów przeznaczonych do symulacji stanowi zagrożenie dla
postępu technologicznego. Takie niewłaściwe zastosowanie komputerów może
skutecznie oddzielić nas od rzeczywistości, która dla rozwoju technologii
i dla badań stanowi główne źródło poznania.
|
|
