HỎI. Nếu toàn bộ dân số thế giới dừng mọi việc đang làm và cùng bắt đầu tính toán thì năng lực tính của chúng ta sẽ bằng bao nhiêu? Nếu so với điện thoại thông minh hoặc máy tính đời mới thì như thế nào?
— Mateusz Knorps
ĐÁP. Một mặt, con người và máy tính có phương thức tư duy rất khác nhau, nên so sánh như thế chẳng khác gì so sánh táo với cam vậy.
Mặt khác, táo thì ngon hơn.[1] Vậy ta hãy thử so sánh trực tiếp con người và máy tính khi cùng thực hiện vài việc.
Ta dễ dàng tìm ra những việc mà một người có thể làm nhanh hơn mọi máy tính trên Trái đất, thế nhưng việc tìm kiếm đang ngày càng khó hơn. Ví dụ như nhìn vào một hoạt cảnh và đoán xem chuyện gì đang diễn ra thì con người luôn giỏi hơn nhiều so với máy tính:
Để kiểm tra giả thiết này, tôi đã gửi bức tranh trên cho mẹ tôi và hỏi xem bà nghĩ chuyện gì đang xảy ra. Bà ngay lập tức trả lời,[2] “Đứa nhỏ làm đổ vỡ cái bình còn con mèo thì đang xem xét nó.”
Bà cũng thông thái phủ định các giả thiết khác như:
Con mèo làm đổ chiếc bình. Con mèo nhảy ra khỏi chiếc bình vồ lấy đứa con nít. Đứa nhóc bị con mèo đuổi và cố gắng trèo lên tủ trốn bằng một sợi dây. Có một con mèo hoang trong nhà, và ai đó đã ném cái bình vào nó. Con mèo được ướp xác trong cái bình, nhưng tái sinh khi đứa nhóc chạm sợi dây ma thuật vào nó. Sợi dây giữ cái bình bị đứt và con mèo đang cố gắng nối lại. Cái bình phát nổ, thu hút sự chú ý của đứa nhóc và con mèo. Đứa nhóc đội mũ để đề phòng các vụ nổ sau có thể xảy ra. Đứa nhóc và con mèo đang chạy quanh để bắt một con rắn. Cuối cùng, đứa nhóc bắt được và thắt một nút trên thân nó.
Tất cả máy tính trên thế giới cũng không thể hình dung ra câu trả lời chính xác nhanh hơn bất kỳ vị phụ huynh nào. Nhưng đó là bởi vì những chiếc máy tính chưa được lập trình để hình dung những thứ như vậy,[3] trong khi bộ não của chúng ta đã được rèn giũa qua hàng triệu năm tiến hóa để có thể phán đoán những bộ não khác xung quanh đang làm gì và tại sao.
Như vậy, chúng ta có thể chọn một việc mà con người có nhiều lợi thế, nhưng thế thì chán chết; máy tính bị giới hạn bởi khả năng của chúng ta trong việc lập trình chúng, nên chúng ta vốn đã có lợi thế rồi.
Thay vào đó, chúng ta sẽ đấu với máy tính ngay ở sở trường của chúng.
Thay vì phải tạo ra một tác vụ mới, chúng ta chỉ cần áp dụng những bài kiểm tra benchmark[4] của máy tính lên con người là đủ. Những bài kiểm tra đó thường gồm những phép toán dấu phẩy động[5], lưu và gọi lại các con số, biến đổi chuỗi ký tự, và làm phép tính logic cơ bản.
Theo nhà khoa học máy tính Hans Moravec, một người hoàn thành một lệnh hoàn chỉnh tương đương các phép tính benchmark cho chip máy tính bằng bút chì và giấy nháp hết chừng một phút rưỡi.[6]
Với phép đo trên, bộ xử lý của những chiếc điện thoại di động tầm trung có thể tính nhanh hơn 70 lần so với toàn bộ dân số thế giới. Con chip của máy tính để bàn cao cấp sẽ nâng con số đó lên tới 1.500 lần.
Nhưng vào năm nào thì khả năng tính toán của toàn bộ loài người cũng bị cả một chiếc máy tính để bàn thông thường vượt mặt?
1994.
Dân số thế giới năm 1992 vào khoảng 5,5 tỷ người, có nghĩa công suất toàn nhân loại khi thực hiện bài kiểm tra benchmark vào khoảng 65 triệu lệnh mỗi giây (65 MIPS[7]).
Cũng trong năm này, Intel bán ra chip 486DX phổ thông có cấu hình mặc định đạt khoảng 55 đến 60 MIPS. Năm 1994, chip Pentium mới của Intel đã đạt điểm benchmark trong khoảng 70 – 80 MIPS, tức là bỏ xa nhân loại.
Bạn có thể phản đối rằng chúng ta đang chơi không đẹp với những máy tính. Xét cho cùng, trong những so sánh vừa rồi, một máy tính đã phải đấu lại cả nhân loại. Sẽ thế nào nếu loài người so đấu với tất cả các máy tính?
Cái này khó! Chúng ta có thể dễ dàng thực hiện bài kiểm tra benchmark cho nhiều loại máy tính khác nhau, nhưng làm thế nào đo được tốc độ thực hiện lệnh mỗi giây của con chip trong một con Furby[8]?
Hầu hết các transistor trên thế giới nằm trong các con chip không được thiết kế để chạy các bài kiểm tra benchmark. Nếu ta giả sử rằng tất cả loài người đều được sửa đổi (rèn luyện) để thực hiện các phép tính benchmark, vậy chúng ta sẽ phải tốn công bao nhiêu để cải tiến mỗi con chip sao cho nó chạy được các bài kiểm tra benchmark?
Để tránh vấn đề này, ta có thể ước lượng sức mạnh của tất cả các thiết bị tính trên thế giới bằng cách đếm các transistor. Hóa ra là những bộ xử lý từ những năm 1980 và những bộ vi xử lý hiện nay có tỷ lệ số transistor tính trên mỗi MIPS gần như bằng nhau – khoảng 30 transistor cho một lệnh mỗi giây, hơn kém một bậc lũy thừa của 10.
Một bài báo khoa học của Gordon Moore (nổi tiếng với định luật Moore) đã đưa ra đồ thị minh họa cho tổng số transistor sản xuất mỗi năm, bắt đầu từ những năm 1950. Đồ thị đó trông kiểu như thế này:
Với tỷ lệ đó, ta có thể đánh giá khả năng tính toán tổng cộng thông qua số lượng transistor. Bằng cách đó, ta có thể thấy rằng một chiếc laptop hiện đại thông thường có điểm benchmark hàng chục nghìn MIPS có khả năng tính toán tốt hơn tất cả máy tính trên thế giới năm 1965 cộng lại. Trong tự như vậy, thời điểm mà khả năng tính toán của tất cả máy tính trên thế giới vượt qua khả năng tính toán của toàn nhân loại là vào năm 1977.
Sự phức tạp của các neuron
Việc đánh giá khả năng tính toán của con người bằng cách bắt chúng ta thực hiện các bài kiểm tra benchmark của máy tính bằng bút chì và giấy rõ ràng là một phương pháp ngớ ngẩn. So sánh độ phức tạp thì não bộ của chúng ta phức tạp hơn bất kỳ siêu máy tính nào. Đúng chứ hả?
Đúng. Gần đúng.
Có những dự án cố gắng sử dụng các siêu máy tính để mô phỏng hoàn chỉnh một bộ não ở cấp độ các liên kết thần kinh riêng lẻ.[9] Nếu nhìn vào lượng bộ xử lý và thời gian cần thiết cho các mô phỏng, chúng ta có thể hình dung ra mức độ phức tạp của bộ não người thông qua số lượng transistor cần thiết.
Năm 2013, siêu máy tính K của Nhật Bản dự đoán phải cần tới 1015 transistor cho một bộ não người.[10] Với phép đo này, phải đến năm 1988 thì tất cả các mạch logic trên thế giới cộng lại cũng chỉ phức tạp bằng một bộ não người… và độ phức tạp tổng cộng của tất cả các mạch điện tử vẫn còn rất nhỏ so với độ phức tạp của tất cả các bộ não cộng lại. Dự báo dựa trên định luật Moore và sử dụng các số liệu mô phỏng, các máy tính sẽ không thể vượt trước loài người cho tới năm 2036.[11]
Tại sao điều này là vô lý
Hai cách đánh giá bộ não ở trên nằm ở hai đầu ngược nhau của cùng một phổ.
Cách thứ nhất, yêu cầu con người mô phỏng hoạt động cá nhân của mình theo một con chip máy tính bằng cách thực hiện các bài benchmark Dhrystone bằng bút chì và giấy, và cho thấy tốc độ tính toán của loài người vào khoảng 0,01 MIPS.
Cách khác, các dự án sử dụng các siêu máy tính mô phỏng neuron đòi hỏi các máy tính mô phỏng từng kích thích của các neuron trong não người, và cho thấy tốc độ tính toán của loài người tương đương 50.000.000.000 MIPS.
Cách tiếp cận tốt hơn một chút là kết hợp hai cách trên lại. Điều này thực sự mang đến một cảm giác lạ. Nếu chúng ta giả sử cách các chương trình máy tính mô phỏng não người cũng không hiệu quả như cách não người mô phỏng hoạt động của chip máy tính, thì có thể một cách đánh giá hợp lý hơn sức mạnh của não sẽ là trung bình nhân của hai con số trên.
Con số tổ hợp cho thấy não người đạt khoảng 30.000 MIPS, xấp xỉ tốc độ của chiếc máy tính tôi đang dùng để gõ những từ này. Nó cũng gợi ý là năm mà sự phức tạp số trên Trái đất đã vượt qua sự phức tạp thần kinh là 2004.
Loài kiến
Trong bài báo “Định luật Moore 40 năm”, Gordon Moore đã đưa ra một nhận xét thú vị. Ông chỉ ra rằng, theo nhà sinh vật học E. O. Wilson, có khoảng 1015 tới 1016 con kiến trên thế giới. Cũng trong năm đó, trên thế giới có khoảng 1020 transistor, tức là với mỗi một con kiến có khoảng 10.000 transistor.
Não kiến chứa khoảng 250 nghìn neuron, và mỗi neuron lại có hàng nghìn liên kết, có nghĩa là tất cả não kiến phức tạp tương đương với tất cả não người trên thế giới.
Vì vậy, chúng ta không cần phải quá lo lắng khi những chiếc máy tính bắt kịp chúng ta về sự phức tạp. Rốt cuộc, chúng ta cũng đã bắt kịp loài kiến, và chúng dường như không quá quan tâm. Chắc chắn là chúng ta đã thống trị hành tinh này, nhưng nếu tôi bắt buộc phải chọn xem thứ nào sẽ tồn tại sau hàng triệu năm nữa – linh trưởng, máy tính hay kiến – tôi biết chắc mình sẽ chọn thứ nào.
❀ ❀ ❀
[1] Tương tự, thang đo cường độ gió F (Fujita) đã được thay thế bằng thang EF (Fujita mở rộng). Đôi khi, một đơn vị đo trở nên lỗi thời bởi vì xài nó rất kinh khủng – chẳng hạn, “kip” (1.000 pound lực), “kcfs” (hàng nghìn foot khối mỗi giây), và “độ Rankine” (độ F trên độ không tuyệt đối). (Tôi đã phải đọc các bài báo kỹ thuật sử dụng các đơn vị này.) Những khi khác, bạn có thể nhận thấy rằng các nhà khoa học chỉ muốn có thứ gì đó để “chỉnh” mọi người.
[2] Trong phim Star Wars, con tàu Death Star bắn một chùm tia phá hủy toàn bộ Alderaan chỉ trong một phần tí teo của giây. (ND)
[3] Một khẩu súng vạn năng, không thể bị phá hủy nhưng ta có thể nắm giữ mà không lo cánh tay bị xé nát. Đừng lo lắng, chuyện đó sau này sẽ xảy ra ngay!
[4] …trừ phi Kyp Durron sử dụng Thần lực để lôi nó lên.
[5] Nguyên văn: Tickling the dragon’s tail.
[6] Khi kéo tay ra, hãy để ý đến những triệu chứng của bệnh giảm áp suất do các bọt nitơ trong mạch máu ở tay.
[7] Hy vọng thế.
[8] Qua nhiều thập kỷ, trọng lực sẽ tăng lên nhanh hơn mức bạn nghĩ đôi chút, vì vật chất trên Trái đất sẽ bị nén lại dưới khối lượng của chính nó. Lực nén bên trong các hành tinh thì gần như tỷ lệ thuận với bình phương diện tích bề mặt, vậy nên nhân Trái đất sẽ bị nén lại chặt hơn. Tham khảo tại đây.
[9] Mặc dù một số nguyên tố phóng xạ như urani khá nặng, chúng bị ép ra khỏi các lớp phía dưới vì các nguyên tử của chúng không tương thích với các mạng nguyên tử của phần đá ở độ sâu này. Để tìm hiểu thêm, xem bài viết này.
[10] Và keo bịt kín.
[11] Xin lỗi nhé, Mặt trăng!
