Wednesday, February 29, 2012

Fraktaal, Mandelbroti hulk, Belussovi reaktsioon, Turing


Eile õhtul tuli ETV2 pealt huvitav saade AegRuum Kaose salaelu. Keda huvitavad eksistentsiaalsed küsimused, siis soovitan seda vaadata, kui kuskilt on võimalik.

Pakuti välja, et kogu eksistents püsib lihtsal matemaatilisel valemil ning on iseorganiseeruv. Huvitavaid näiteid toodi evolutsiooni kohta – kuidas kõik muutub järjest keerukamaks. Arvutiprogrammiga loodi näitlikult mingi nö inimese alge, kes alguses korralikult püstigi ei seisnud, kuid aja jooksul iga generatsiooniga muutus järjest täiuslikumaks (liigutused jms) ilma inimesepoolse edasise programmeerimiseta. Arutleti, kas eksistents võikski olla näiteks niimoodi loodud, et loomishetkel on paika pandud mingi algoritm ning asi loob ennast ise.
Võtmeisikuteks sellise maailmavaate esitlemisel olid teadlased Turing, Belussov, Mandelbrot. Nende ühiseks nimetajaks võibki nimetada eksistentsi iseorganiseerumise mõtet. Samad mustrid eksistentsis on nii suures kui väikses mastaabis.
Saade rääkis ka kaosest. Newtoni ajal näiteks arvati, et kogu päikesesüsteem töötab nagu masinavärk, kuid kui mingid reeglist tulenevad ebakõlad olid, siis see paigutati kohe välise mõjutuse alla. Nüüd vaadeldi kaost mitte erandina vaid nö korrapärase süsteemi teise otsana, mis peaks tulema samast valemist.

Saate tutvustuse kohaselt manab kaoseteooria tavaliselt silme ette pildid ootamatutest ilmastikunähtustest, majanduslikest krahhidest ja rappa läinud teaduslikest eksperimentidest. Kuid kaosel on ka põnev varjatud pool, mida teadlased on hakanud alles nüüd mõistma. Selles filmis näitab professor Jim Al-Khalil, et kaose saladused kätkevad endas ka vastust paljudele fundamentaalsetele küsimustele ja teaduse mõistatustele: kuidas võib tolmust alguse saanud universum viia mõistusliku eluni ning kuidas sünnib lihtsast keeruline ja korratusest kord? Filmi juhatab sisse Tartu Ülikooli füüsikaprofessor Jaak Kikas. Teda küsitleb Aivi Parijõgi.

Fraktaal

Fraktaal on punktihulk, mis on oma struktuuri igal suurendusel kompleksne ja detailne. Sageli ilmneb igal suurendustel hulga täpseid koopiaid, st et iga väike osa fraktaalist on sarnane kogu fraktaaliga. Näiteks nn Kochi kõver ehk "lumehelves", mille puhul on võrdkülgse kolmnurga külg jaotatud kolmeks võrdseks osaks ja iga külje keskmine osa on asendatud kahe võrdkülgse kolmnurga küljega. Viimased on omakorda jaotatud kolmeks võrdseks osaks ja keskmine osa on asendatud kahe võrdkülgse kolmnurga küljega ja nii edasi ja nii edasi. Fraktaali kujulisi objekte leidub palju ka looduses. Võtame kas või taimed või mäestikud või pilved või rannajoon. Tuntud fraktaal on nn Sierpinski kolmnurk, mis konstrueeritakse kolmnurkade kesklõikude abil. 1970-ndatel aastatel pani fraktaalse geomeetria arengule aluse poola päritolu ameerika matemaatik Benoit Mandelbrot. Tema järgi (Mandelbroti hulk) on nimetatud teisenduse Xn+1=X2n+C koonduvuspiirkond komplekstasandil ja selle värviline graafiline väljendus on ka lausa klassikaline.
(Allikas: http://art.tartu.ee/~illi/kunstigeomeetria/koverad/fraktalid.htm)

Mandelbroti fraktaal

Mandelbroti fraktaal on hulk punktidest, mis moodustavad keeruka tasapinna; äärejoone, mis moodustab murru. Fraktali iga uus suurendusaste toob esile hulgaliselt uusi koopiaid varemnähtud kujutisest.
(Allikas: http://et.wikipedia.7val.com/wiki/Portaal:Matemaatika)

Benoit Mandelbrot

Benoît B. Mandelbrot (20 November 1924 – 14 October 2010) was a French American mathematician. Born in Poland, he moved to France with his family when he was a child. Mandelbrot spent much of his life living and working in the United States, and he acquired dual French and American citizenship.
Mandelbrot worked on a wide range of mathematical problems, including mathematical physics and quantitative finance, but is best known as the father of fractal geometry. He coined the term fractal and described the Mandelbrot set. Mandelbrot extensively popularized his work, writing books and giving lectures aimed at the general public.
(Allikas: http://en.wikipedia.org/wiki/Benoit_Mandelbrot)

Belussovi reaktsioon

A Belousov–Zhabotinsky reaction, or BZ reaction, is one of a class of reactions that serve as a classical example of non-equilibrium thermodynamics, resulting in the establishment of a nonlinear chemical oscillator. The only common element in these oscillating systems is the inclusion of bromine and an acid. The reactions are theoretically important in that they show that chemical reactions do not have to be dominated by equilibrium thermodynamic behavior. These reactions are far from equilibrium and remain so for a significant length of time. In this sense, they provide an interesting chemical model of nonequilibrium biological phenomena, and the mathematical models of the BZ reactions themselves are of theoretical interest.
An essential aspect of the BZ reaction is its so called "excitability"; under the influence of stimuli, patterns develop in what would otherwise be a perfectly quiescent medium. Some clock reactions such as Briggs–Rauscher and BZ using the tris(bipyridine)ruthenium(II) chloride as catalyst can be excited into self-organising activity through the influence of light.

The discovery of the phenomenon is credited to Boris Belousov. He noted, some time in the 1950s (various sources date ranges from 1951 to 1958), that in a mix of potassium bromate, cerium(IV) sulfate, propanedioic acid and citric acid in dilute sulfuric acid, the ratio of concentration of the cerium(IV) and cerium(III) ions oscillated, causing the colour of the solution to oscillate between a yellow solution and a colorless solution. This is due to the cerium(IV) ions being reduced by propanedioic acid to cerium(III) ions, which are then oxidized back to cerium(IV) ions by bromate(V) ions.

Belousov made two attempts to publish his finding, but was rejected on the grounds that he could not explain his results to the satisfaction of the editors of the journals to which he submitted his results. His work was finally published in a less respectable, non-reviewed journal.
Later, in 1961, a graduate student named Anatol Zhabotinsky rediscovered this reaction sequence;[2] however, the results of these men's work were still not widely disseminated, and were not known in the West until a conference in Prague in 1968.
There are a number of BZ cocktails available in the chemical literature and on the web. Ferroin, a complex of phenanthroline and iron is a common indicator. These reactions, if carried out in petri dishes, result in the formation first of colored spots. These spots grow into a series of expanding concentric rings or perhaps expanding spirals similar to the patterns generated by a cyclic cellular automaton. The colors disappear if the dishes are shaken, and then reappear. The waves continue until the reagents are consumed. The reaction can also be performed in a beaker using a magnetic stirrer.
Andrew Adamatzky, a computer scientist in the University of the West of England reported on liquid logic gates using the BZ reaction.
Investigators are also exploring the creation of a "wet computer", using self-creating "cells" and other techniques to mimic certain properties of neurons
(Allikas: http://en.wikipedia.org/wiki/Belousov%E2%80%93Zhabotinsky_reaction).

Alan Turing

Alan Mathison Turing (23. juuni 1912 London – 7. juuni 1954) oli Briti matemaatik ja krüptoloog, keda loetakse üheks informaatika loojaks.
Tema poolt kirjeldatud Turingi masin on üks algoritmi mõiste mõjukamaid formaliseeringuid. Ka pärineb temalt üks Churchi teesi sõnastus.
Teise maailmasõja ajal tegeles Turing Bletchley Parkis krüptograafiaga. Muuhulgas osales ta sakslaste Enigma murdmisel. Pärast sõda projekteeris ta Londonis Rahvuslikus Füüsikalaboratooriumis ühe esimese programmeeritava elektronarvuti. Tema artikkel "Computing machinery and intelligence" oli teedrajav tehisintellekti alal.
Tollal populaarse vaidluse tõttu, kas masin võib asendada inimest, sõnastas ta Turingi testi, mille järgi saab otsustada, kas tehisintellekt suudab mõelda nii nagu inimene.

Alan Turing lõpetas elu enesetapuga, kui ta homoseksuaalsusega kaasneva turvariski tõttu kõigist salajastest projektidest taandati. Ta tappis end, süües mürgitatud õuna.
(Allikas: http://et.wikipedia.org/wiki/Alan_Turing).

Alan Turing would probably have laughed at the idea of being called a great philosopher, or any kind of philosopher. He called himself a mathematician. But his 1950 paper Computing Machinery and Intelligence has become one of the most cited in modern philosophical literature and people are always arguing about it. This is because he brought the new and rigorous mathematical concept of computability to bear on traditional problems of mind and body, free-will and determinism.

Alan Turing did not think small. Along with the origin of universe, and the origin of life, the question of how 'mind' arises in 'matter' is one of the greatest scientific problems. And it involves the questions about freedom and responsibility that people worry about in every aspect of life.
(Allikas: http://www.turing.org.uk/philosophy/index.html).

Pildi allikas,the picture is taken from: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mandel_zoom_00_mandelbrot_set.jpg

No comments: