Software en hardware in AUTONOOM

AUTONOOM
is een SF-roman over de programmeur Tobias Tolvanen, die buitenaardse software moet ontcijferen. Zijn talent als programmeur in de voorhoede van KI en algoritmes voor kwantumcomputers maakt hem de ideale kandidaat. Het Amerikaanse leger vraagt hem om het zelfstandig op te lossen, maar Tobias begrijpt al gauw dat hij ook bij de buitenaardse hardware moet kunnen. Als hij op zoek gaat naar de ontsnappingscapsule waarin de software is gevonden, blijkt dat er nog veel meer te ontdekken valt en begint het avontuur. Koop het boek om te lezen hoe dat afloopt, hier wat meer uitleg over de softwareproblemen en de hardware die Tobias onderweg tegenkomt. Ik begin telkens met citaten uit het boek in willekeurige volgorde.

https://antonidol.nl/boeken/autonoom>/p>

Debugging kwantumalgoritmes

‘Het debuggen van kwantumalgoritmes is onmogelijk,’ begon Tobias met een paradox. ‘Je moet het algoritme in één keer goed coderen, want je kan het verwerken van een kwantumalgoritme niet even onderbreken om de waarden
van een variabele te controleren. Dat zou de berekening verstoren en je zou een grote bak met willekeurige data hebben.’

Hoe je kwantumalgoritmes van fouten ontdoet is in het boek alleen bekend bij Tobias. Maar hij wordt gevraagd een heel andere uitdaging aan te gaan: het ontcijferen van buitenaardse software, gevonden in een opgepikte
alien ontsnappingscapsule. Zijn kennis en vaardigheden, en zijn sociale situatie zorgen ervoor dat het Amerikaanse leger hem selecteert. Maar lukt dat ontcijferen wel?

https://phys.org/news/2019-06-debugging-tools-quantum.html

De De Bruijn-sequentie

Vier toetsen van het cijferblok waren stofvrij door Roys
vingertoppen: 1,2,8 en 0. Uit de De Bruijn-sequentie volgt dat er van de 10.003 combinaties nog 24 over zijn. Omdat elke serie van vier cijfers geëvalueerd wordt is het minimaal in te drukken aantal toetsen 33. Hij ging recht voor het slot staan, zodat de beveiliger niet kon zien dat hij zo snel mogelijk
280128021802810282018208120821082 intikte.

De Bruijn-rijen zijn vernoemd naar de Nederlandse wiskundige Nicolaas Govert de Bruijn. Hij onderzocht cijferreeksen in een artikel dat in 1946 verscheen in de verslagen van de Koninklijke Nederlandse Academie van
Wetenschappen. De Bruijn-sequenties zijn zo kort mogelijk voor het probleem dat ze oplossen. De wiskunde gaat mij te boven, maar Tobias niet. Uiteindelijk zijn er, als je de vier cijfers die gebruikt worden om het cijferslot te openen
kent, 42 cijfers nodig, maar daarvan zijn er 9 overbodig door de volgorde aan te passen. Het antwoord op de vraag hoeveel keer je een knopje moet indrukken blijkt dus 33. Kijk voor de wiskundige uitleg op puzzling.stackexchange.com.
Waarom moet Tobias eigenlijk cijfersloten hacken?

https://nl.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn-rij
of https://en.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn_sequence

https://puzzling.stackexchange.com/questions/62423/hacking-an-electronic-keypad

Deep Blue

Schaken? Beelden van Gary Kasparov die zijn laatste
partij tegen Deep Blue opgeeft en in opperste verbazing wegloopt vulden Tobias’ hoofd. Kort daarop gevolgd door de herinnering van de felle reactie van zijn vader, omdat een computer een grootmeester had verslagen. Dit ga ik niet winnen, dacht hij. e7-e8, tikte hij in.

In deze Amerikaanse video is te zien hoe Kasparov in opperste verbazing wegloopt van het schaakbord nadat hij besefte dat hij de beslissende partij had verloren. In het boek bewijst de KI zijn superieure denkvermogen aan Tobias door samen met hem een partijtje te schaken. https://en.wikipedia.org/wiki/Deep_Blue_versus_Garry_Kasparov

AlphaGo

Het neurale netwerk AlphaGo versloeg de Europees kampioen Go in 2015 en de wereldkampioen in 2016, dankzij creatieve zetten die niemand van een computer verwachtte. Het heeft de wijze waarop mensen Go spelen
veranderd. Tobias drukte met zijn vinger op een witte cirkel en schoof die zorgvuldig op een kruispunt in de buurt van een hoek van het bord.

De KI daagt Tobias uit voor een spelletje Go. Kan een KI creatief zijn? Het lijkt erop dat het programma AlphaGo daar blijk van gaf toen hij een onverwachte zet deed, die Go-meesters verbijsterden. Het spel dat begrenst werd door eeuwenoude regels bleek opeens op een heel andere wijze gespeeld te kunnen worden. Lees de details op de Wikipedia pagina van AlphaGo: https://en.wikipedia.org/wiki/AlphaGo

ASIC

‘Serverruimte? Wat voor servers?’
Tobias nam Roy en Marit mee naar het paneel in de zijkant van de keet. Hij schoof het naar binnen en opzij en liet Roy de serverconfiguratie bewonderen.‘Jeetje. Computer van militaire kwaliteit, uniek serverontwerp met applicatiespecifieke chips voor de KI.’ Roy floot tussen zijn tanden. ‘UPS met accu’s. Wat is dat aan het einde?’
‘Minireactor, denk ik. ‘Het levert stroom. Het is een autonoom systeem.’

Tobias krijgt een autonoom computersysteem tot zijn beschikking om zijn taak uit te voeren. De KI heeft een serie Application-specific integrated Circuits (ASIC). Hardwarespecialist Roy is onder de indruk. Verder is de KI een ‘black box’, maar Tobias kan de aansluiting naar zijn kleurenscherm omruilen om iets anders aan te sluiten. Maar wat?

https://en.wikipedia.org/wiki/Application-specific_integrated_circuit

Epoch

‘Ik denk dat het een tijdstip is,’ zei Tobias. ‘De KI vertaalt het naar de basistijd van zijn besturingssysteem.’

‘Het is een getal, Tobias,’ antwoordde Marit, ik zie nergens jaren, maanden, dagen, uren, minuten of seconden.’

‘Dat is niet ongebruikelijk in software. Maar wat is de epoch?’

‘Wat is de wát?’

‘Een epoch is een datum en tijd vanaf wanneer een computer de systeemtijd meet. Dit getal is het aantal seconden tot die epoch. De vraag is wat voor besturingssysteem de KI heeft.

Tobias krijgt een tijdstip van de KI door, maar het is een getal: 1573894343. Tobias herkent het als een getal vanaf een epoch en hij moet het besturingssysteem van de KI raden. Maar welke datum was het? Een epochconverter geeft uitsluitsel. Als je het probeert, kom je uit op de datum en tijd waarop ik deze scène schreef. Maar waarom is die datum in het boek belangrijk?

https://www.epochconverter.com/

Parallelle optische interface

Hij trok uit het voorste vak van zijn rugzak een DisplayPort-kabel. Hij had altijd een eigen kabel mee om zijn laptop aan te sluiten op externe schermen, waar hij zich ook mocht
bevinden. De parallelle optische interface van de normale computer is overdreven. Een DisplayPort-aansluiting kan dit scherm ook wel aansturen.

Parallelle optische interfaces zijn een van de snelste
verbindingen over korte afstanden. De gegevens worden gelijktijdig verzonden en ontvangen via meerdere vezels. De belangrijkste toepassingen voor parallelle optische interfaces zijn te vinden in telecommunicatie en supercomputers. Maar waar heeft Tobias zo’n supersnelle interface voor nodig?

https://en.wikipedia.org/wiki/Parallel_optical_interface

Legpuzzel met kleurenspectrum

Waar moet ik beginnen? Die puzzelstukjes hebben allemaal
maar één kleur. Wat is de voorstelling? Hij pakte met vijf vingertoppen vijf stukjes en liet ze in het midden los. Ze verschilden niet alleen van kleur, ook van toon: sommige waren lichter, andere donkerder. Een kleurenspectrum! Verwoed begon hij stukjes te sorteren op kleur en tint.

Om te leren denken in kleuren, probeert de KI met Tobias te
communiceren via spelletjes met kleuren. De programmeur moet hiervoor een aantal opdrachten oplossen. Een daarvan is een legpuzzel van 1024 puzzelstukjes, die elk maar één kleur hebben. Deze puzzel van The Play Group bestaat echt en zelfs in talloze verschillende varianten. Maar waarom moet Tobias leren denken in kleuren?

https://www.playgroup.design/#1000-colours

Kortom, AUTONOOM bevat meer dan voldoende interessante onderwerpen voor nerds en geeks. En dan hebben we het nog niet eens over de tweede helft van het boek gehad! Die is speciaal voor SF-liefhebbers bedoeld. Wil je weten hoe al deze software en hardware in het grote verhaal past? Klik hier voor 216 pagina’s leesplezier.