¿Cómo se une la informática teórica con la física? Fenómenos como la computación cuántica utilizan la mecánica cuántica para poder calcular cosas. ¿Cómo ayudan las computadoras no solo a modelar nuestras ecuaciones sino a predecir nuevas ecuaciones? utilizando la informática?
esta es una pregunta amplia, compleja, algo engañosa con muchos ángulos sobre los que se podría escribir una encuesta o un libro completo, pero desafortunadamente parece que todavía no se ha hecho. Aquí hay una "bolsa de sorpresas" de algunos paralelos profundos notados a lo largo de los años que un libro de este tipo podría cubrir y "pistas de investigación" para una mayor investigación.
Modelado y simulación . a medida que aumenta la capacidad informática, se puede lograr una mayor verosimilitud/fidelidad en las simulaciones físicas. esto tiene importantes implicaciones en, por ejemplo, fluidos/aerodinámica o también en simulaciones dinámicas moleculares. el reciente premio Nobel de 2013 fue reconocido por algoritmos de modelado molecular precisos. esto también se usa mucho en física de partículas para clasificar rastros de partículas y detectar nuevas partículas. también continúan los progresos/avances significativos en el problema del plegamiento de proteínas .
La computación QM tiene un acoplamiento extremadamente estrecho entre el modelo de computación física y sus capacidades teóricas. en cierto modo, parece un paso más allá de la abstracción del modelo CS clásico de la máquina de Turing porque la abstracción de QM aparentemente tiene la misma dinámica que la realidad de QM (no es una gran simplificación como lo es la TM). Los líderes en el campo de QM, por ejemplo, Wheeler, han tomado una visión cada vez más centrada en la información de la física de QM. el innovador algoritmo de Shors parece indicar que se requiere un análisis estricto del modelo de computación física para medir con precisión la complejidad computacional inherente de un problema (en este caso, la factorización).
un ensayo famoso/clásico (de medio siglo) sobre el tema que merece una actualización para la "era algorítmica": La irrazonable efectividad de las matemáticas en las ciencias naturales de Wigner, 1960, donde "algoritmo" casi podría sustituir a "matemáticas" en el título y contenido. el paralelo más moderno parece ser lo que se llama "la lente algorítmica" y tiene una amplia aplicabilidad en múltiples ciencias, especialmente la física y la bioinformática .
el fenómeno del punto de transición en problemas NP completos y otros problemas CS. como lo describe Walsh, es un fenómeno amplio que tiene vínculos muy profundos con los fenómenos de la física estadística. esto ha sido esp. explorado / iniciado por Mezard.
como ya se ha citado , la entropía de la información parece tener fuertes conexiones con los conceptos de entropía de la física y este vínculo es un área de investigación en curso/activa. parece que los problemas CS importantes relacionados con las separaciones de clases de complejidad se refieren a un concepto/fenómeno de "orden versus desorden" o "aleatoriedad" similar a la entropía, por ejemplo, como en el concepto/documento Pruebas naturales .
La investigación de Rolf Landauers muestra profundas conexiones entre la física y el procesamiento de la información, por ejemplo, en los límites de disipación de energía. "Rolf Landauer hizo más que nadie para establecer la física del procesamiento de la información como un tema serio para la investigación científica", dice Bennett.
Existen numerosos ejemplos de personas que utilizan algoritmos genéticos, por ejemplo, para optimizar algunos resultados en los que una solución real de la ecuación sería imposible de otro modo. La entropía de la información, que es un concepto informático genérico, tiene cierta influencia en la física estadística. Pero no puedo pensar en un caso que haya visto en el que un concepto de la informática de vanguardia informara directamente una nueva teoría física. Los conceptos avanzados de CS generalmente terminan como herramientas en el arsenal de un físico, o informan nuevos descubrimientos, pero no creo que una computadora haya predicho nada que generalmente se considere "física fundamental".
El vínculo entre Ciencias de la Computación y Física a veces puede ser muy sutil. Por ejemplo, considere este artículo:
http://arxiv.org/abs/1010.0128
El punto es el siguiente. Considere un algoritmo cuántico para resolver un problema NP-completo (es decir, un problema difícil, que se supone que no se puede resolver en tiempo polinomial). Ahora, considere una simulación clásica de ese problema. Por supuesto, la simulación clásica se realiza en una computadora clásica... y por lo tanto, no puede dar la solución en tiempo polinomial. O fallará, o tomará más tiempo. El artículo analiza una determinada técnica de simulación para la computación cuántica, que se sabe que produce los resultados correctos, pero en un tiempo desconocido. Si asumimos que los problemas NP-completos no se pueden resolver en tiempo polinomial (como se conjetura), entonces "algo" debe evitar que la simulación clásica lo haga. En el caso discutido, debe ser el máximo enredo logrado durante el procedimiento,
En conclusión: el artículo extrae algunas predicciones físicas de una "conjetura" informática. Eso no es tan extraño como parece, porque la informática teórica y la complejidad computacional son ramas de las matemáticas.
vzn
johannes pille