Eskinin ufku - ve ötesi...

Bir yandan, kanseri yenmemize, hava durumunu doğru bir şekilde tahmin etmemize ve nükleer füzyonda ustalaşmamıza yardımcı olmalılar. Öte yandan, küresel yıkıma neden olacakları veya insanlığı köleleştireceklerine dair korkular var. Ancak şu anda, bilgisayar canavarları aynı anda hem büyük iyilik hem de evrensel kötülük yapamıyorlar.

60'larda, en verimli bilgisayarların gücü vardı megafloplar (saniyede milyonlarca kayan nokta işlemi). İşlemci gücüne sahip ilk bilgisayar yukarıda 1 GFLOPS (gigafloplar) 21985 yılında Cray Research tarafından üretilmiştir. İşlem gücüne sahip ilk model 1 TFLOPS'un üzerinde (teraflop) ASCI KırmızıIntel tarafından 1997 yılında oluşturuldu. Güç 1 PFLOPS'a (petaflop) ulaşıldı RoadrunnerIBM tarafından 2008 yılında piyasaya sürülmüştür.

Mevcut bilgi işlem gücü rekoru Çin Sunway TaihuLight'a aittir ve 9 PFLOPS'tur.

Gördüğünüz gibi, en güçlü makineler henüz yüzlerce petaflop'a ulaşmamış olsa da, giderek daha fazla exascale sistemlerihangi güç dikkate alınmalıdır exaflopsach (EFLOPS), yani saniyede yaklaşık 1018'den fazla işlem. Bununla birlikte, bu tür tasarımlar hala yalnızca değişen derecelerde karmaşıklık projelerinin aşamasındadır.

İNDİRİMLER (saniyedeki kayan nokta işlemleri), öncelikle bilimsel uygulamalarda kullanılan bir hesaplama gücü birimidir. Daha önce kullanılan MIPS bloğundan daha çok yönlüdür, bu da saniyede işlemci talimatı sayısı anlamına gelir. Flop bir SI değildir, ancak 1/s'lik bir birim olarak yorumlanabilir.

Kanser için bir exascale'e ihtiyacınız var

Bir exaflop veya bin petaflop, en iyi XNUMX süper bilgisayarın toplamından daha fazlasıdır. Bilim insanları, bu güce sahip yeni nesil makinelerin çeşitli alanlarda çığır açacağını umuyor.

Hızla gelişen makine öğrenimi teknolojileriyle birleştirilmiş aşırı ölçekli işlem gücü, örneğin, nihayet, kanser kodunu kırmak. Doktorların kanseri teşhis etmek ve tedavi etmek için sahip olması gereken veri miktarı o kadar büyük ki, sıradan bilgisayarların bu görevle başa çıkması zor. Tipik bir tek tümör biyopsisi çalışmasında, doktorların tümörün davranışını, farmakolojik tedaviye tepkisini ve hastanın vücudu üzerindeki etkisini analiz ettiği 8 milyondan fazla ölçüm alınır. Bu gerçek bir veri okyanusu.

dedi ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Argonne Laboratuvarı'ndan Rick Stevens. -

Bilim adamları, tıbbi araştırmaları bilgi işlem gücüyle birleştiriyor. CANDLE sinir ağı sistemi (). Bu, her hastanın bireysel ihtiyaçlarına göre uyarlanmış bir tedavi planı öngörmenize ve geliştirmenize olanak tanır. Bu, bilim insanlarının temel protein etkileşimlerinin moleküler temelini anlamalarına, tahmine dayalı ilaç yanıt modelleri geliştirmelerine ve optimal tedavi stratejileri önermelerine yardımcı olacaktır. Argonne, exascale sistemlerinin CANDLE uygulamasını bugün bilinen en güçlü süper makinelerden 50 ila 100 kat daha hızlı çalıştırabileceğine inanıyor.

Bu nedenle, exascale süper bilgisayarların ortaya çıkmasını dört gözle bekliyoruz. Ancak, ilk sürümler mutlaka ABD'de görünmeyecektir. Tabii ki, ABD onları yaratma yarışında ve yerel yönetim olarak bilinen bir projede. şafak AMD, IBM, Intel ve Nvidia ile iş birliği yaparak yabancı rakiplerinin önüne geçme çabasındadır. Ancak bunun 2021'den önce gerçekleşmesi beklenmiyor. Bu arada, Ocak 2017'de Çinli uzmanlar, exascale bir prototipin oluşturulduğunu duyurdu. Bu tür bir hesaplama biriminin tamamen işleyen bir modeli - Tianhe-3 - ancak önümüzdeki birkaç yıl içinde hazır olması pek olası değil.

Çinliler sıkı tutun

Gerçek şu ki, 2013'ten beri Çin'deki gelişmeler dünyanın en güçlü bilgisayarları listesinin başında yer alıyor. Yıllarca egemen oldu Tianhe-2ve şimdi avuç sözü edilene ait Sunway TaihuLight. Orta Krallık'taki bu en güçlü iki makinenin, ABD Enerji Bakanlığı'ndaki yirmi bir süper bilgisayarın hepsinden çok daha güçlü olduğuna inanılıyor.

Amerikalı bilim adamları, elbette, beş yıl önceki lider konumlarını yeniden kazanmak istiyorlar ve bunu yapmalarını sağlayacak bir sistem üzerinde çalışıyorlar. Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda inşa ediliyor. Toplantı (2), bu yıl içinde devreye alınması planlanan bir süper bilgisayar. Sunway TaihuLight'ın gücünü aşar. Daha güçlü ve daha hafif yeni malzemeleri test etmek ve geliştirmek, akustik dalgalar kullanarak Dünya'nın içini simüle etmek ve evrenin kökenini araştıran astrofizik projelerini desteklemek için kullanılacak.

2. Summit süper bilgisayarının uzamsal planı

Bahsedilen Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda bilim adamları yakında daha da hızlı bir cihaz yapmayı planlıyorlar. olarak bilinir A21Performansın 200 petaflop'a ulaşması bekleniyor.

Japonya da süper bilgisayar yarışına katılıyor. Son zamanlarda ABD-Çin rekabeti tarafından biraz gölgede bırakılmış olsa da, piyasaya sürmeyi planlayan bu ülkedir. ABKI sistemi (), 130 petaflop güç sunuyor. Japonlar, böyle bir süper bilgisayarın AI (yapay zeka) veya derin öğrenme geliştirmek için kullanılabileceğini umuyor.

Bu arada, Avrupa Parlamentosu AB milyar euroluk bir süper bilgisayar kurmaya karar verdi. Bu bilgisayar canavarı, 2022 ve 2023'ün başında kıtamızın araştırma merkezleri için çalışmalarına başlayacak. Makine içinde inşa edilecek EuroGPC projesive inşaatı Üye Devletler tarafından finanse edilecektir - bu nedenle Polonya da bu projeye katılacaktır. Tahmin edilen gücü genellikle "pre-exascale" olarak adlandırılır.

Şimdiye kadar, dünyanın en hızlı beş yüz süper bilgisayarının 2017 sıralamasına göre, Çin'de bu tür 202 makine (%40) bulunurken, Amerika 144'ünü (%29) kontrol ediyor.

Çin ayrıca ABD'deki %35'a kıyasla dünyanın bilgi işlem gücünün %30'ini kullanıyor. Listede en fazla süper bilgisayara sahip sonraki ülkeler Japonya (35 sistem), Almanya (20), Fransa (18) ve İngiltere (15). Menşe ülke ne olursa olsun, en güçlü beş yüz süper bilgisayarın hepsinin farklı Linux sürümlerini kullandığını belirtmekte fayda var ...

Kendilerini tasarlarlar

Süper bilgisayarlar zaten bilim ve teknoloji endüstrilerini destekleyen değerli bir araçtır. Araştırmacılar ve mühendislerin biyoloji, hava ve iklim tahmini, astrofizik ve nükleer silahlar gibi alanlarda istikrarlı ilerleme (ve hatta bazen büyük sıçramalar) yapmalarını sağlar.

Gerisi onların gücüne bağlıdır. Önümüzdeki on yıllarda, süper bilgisayarların kullanımı, bu tür son teknoloji altyapıya erişimi olan ülkelerin ekonomik, askeri ve jeopolitik durumlarını önemli ölçüde değiştirebilir.

Bu alandaki ilerleme o kadar hızlı ki, yeni nesil mikroişlemcilerin tasarımı çok sayıda insan kaynağı için bile çok zor hale geldi. Bu nedenle, gelişmiş bilgisayar yazılımları ve süper bilgisayarlar, "süper" ön ekine sahip olanlar da dahil olmak üzere bilgisayarların geliştirilmesinde giderek daha fazla lider rol oynamaktadır.

3. Japon süper bilgisayarı

İlaç şirketleri, bilgi işlem süper güçleri sayesinde yakında tam olarak faaliyet gösterebilecek çok sayıda insan genomunun işlenmesi, çeşitli hastalıklar için yeni ilaçlar ve tedaviler oluşturmaya yardımcı olacak hayvanlar ve bitkiler.

Hükümetlerin süper bilgisayarların geliştirilmesine bu kadar çok yatırım yapmasının bir başka nedeni (aslında en önemlilerinden biri). Daha verimli araçlar, geleceğin askeri liderlerinin herhangi bir savaş durumunda net savaş stratejileri geliştirmelerine yardımcı olacak, daha etkili silah sistemlerinin geliştirilmesine izin verecek ve potansiyel tehditleri önceden belirlemede kolluk kuvvetleri ve istihbarat teşkilatlarını destekleyecektir.

Beyin simülasyonu için yeterli güç yok

Yeni süper bilgisayarlar, uzun zamandır bildiğimiz doğal süper bilgisayarı - insan beyni - deşifre etmeye yardımcı olmalıdır.

Uluslararası bir bilim insanı ekibi yakın zamanda, beynin sinirsel bağlantılarını modellemede önemli bir yeni adımı temsil eden bir algoritma geliştirdi. Yeni NO algoritmasıFrontiers in Neuroinformatics'te yayınlanan bir açık erişim makalesinde açıklanan , insan beynindeki birbirine bağlı 100 milyar nöronu süper bilgisayarlarda simüle etmesi bekleniyor. Çalışmaya Alman araştırma merkezi Jülich, Norveç Yaşam Bilimleri Üniversitesi, Aachen Üniversitesi, Japon RIKEN Enstitüsü ve Stockholm'deki KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü'nden bilim adamları katıldı.

2014'ten bu yana, Almanya'daki Jülich Süper Bilgi İşlem Merkezi'ndeki RIKEN ve JUQUEEN süper bilgisayarlarında insan beynindeki nöronların yaklaşık %1'inin bağlantılarını simüle eden büyük ölçekli sinir ağı simülasyonları yürütülüyor. Neden sadece bu kadar çok? Süper bilgisayarlar tüm beyni simüle edebilir mi?

İsveçli KTH şirketinden Susanne Kunkel açıklıyor.

Simülasyon sırasında, yaklaşık 100 kişinin tamamına bir nöron aksiyon potansiyeli (kısa elektriksel darbeler) gönderilmelidir. düğüm adı verilen ve her biri gerçek hesaplamaları gerçekleştiren bir dizi işlemciyle donatılmış küçük bilgisayarlar. Her düğüm, bu dürtülerden hangisinin bu düğümde bulunan sanal nöronlarla ilişkili olduğunu kontrol eder.

4. Nöronların beyin bağlantılarının modellenmesi, yani. yolculuğun daha başındayız (%1)

Açıktır ki, nöron başına bu ek bitler için işlemcilerin ihtiyaç duyduğu bilgisayar belleği miktarı, sinir ağının boyutuyla birlikte artar. Tüm insan beyninin (1) %4 simülasyonunun ötesine geçmek için XNUMX kat daha fazla hafıza bugün tüm süper bilgisayarlarda mevcut olandan daha fazla. Bu nedenle, tüm beynin bir simülasyonunun elde edilmesinden ancak geleceğin büyük ölçekli süper bilgisayarları bağlamında söz etmek mümkün olacaktır. Yeni nesil NEST algoritmasının çalışması gereken yer burasıdır.

dünyanın en iyi 5 süper bilgisayarı

1. Sanway TaihuIşık – 93 PFLOPS süper bilgisayarı 2016'da Çin'in Wuxi kentinde piyasaya sürüldü. Haziran 2016'dan bu yana, dünyadaki en yüksek bilgi işlem gücüne sahip süper bilgisayarların TOP 500 listesinin başında yer alıyor.

2. Tianhe-2 (Samanyolu-2) NUDT () tarafından Çin'de üretilen 33,86 PFLOPS bilgi işlem gücüne sahip bir süper bilgisayardır. Haziran 2013'ten itibaren

Haziran 2016'ya kadar dünyanın en hızlı süper bilgisayarıydı.

3. Pease Dynt - Cray tarafından geliştirilen ve İsviçre Ulusal Süper Bilgi İşlem Merkezi'ne () kurulan bir tasarım. Yakın zamanda yükseltildi - Nvidia Tesla K20X hızlandırıcıları, 100 yazında bilgi işlem gücünü 2017'den 9,8 PFLOPS'a çıkarmayı mümkün kılan yenileri Tesla P19,6 ile değiştirildi.

4. Gyokou ExaScaler ve PEZY Computing tarafından geliştirilmiş bir süper bilgisayardır. Yokohama Yerbilimleri Enstitüsü'nün Japonya Deniz Bilimi ve Teknolojisi Ajansı'nda (JAMSTEC) bulunan; Dünya simülatörü ile aynı katta. Güç: 19,14 PFLOP.

5. titan Cray Inc. tarafından üretilen 17,59 PFLOPS süper bilgisayarıdır. ve Ekim 2012'de Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarında başlatıldı. Kasım 2012'den Haziran 2013'e kadar Titan dünyanın en hızlı süper bilgisayarıydı. Şu anda beşinci sırada, ancak yine de ABD'deki en hızlı süper bilgisayar.

Ayrıca kuantumda üstünlük için rekabet ederler.

IBM, önümüzdeki beş yıl içinde geleneksel silikon çiplere dayalı süper bilgisayarlar değil, yayına başlayacağına inanıyor. Şirketin araştırmacılarına göre endüstri, kuantum bilgisayarların nasıl kullanılabileceğini yeni anlamaya başlıyor. Mühendislerin sadece beş yıl içinde bu makineler için ilk büyük uygulamaları keşfetmeleri bekleniyor.

Kuantum bilgisayarlar, adı verilen bir bilgi işlem birimi kullanır. kubitem. Sıradan yarı iletkenler bilgileri 1 ve 0 dizileri biçiminde temsil ederken, kübitler kuantum özellikleri sergiler ve aynı anda 1 ve 0 olarak hesaplamalar yapabilir. Bu, iki kübitin aynı anda 1-0, 1-1, 0-1 dizilerini temsil edebileceği anlamına gelir. . ., 0-0. Bilgi işlem gücü her kübit ile katlanarak büyür, bu nedenle teorik olarak sadece 50 kübitlik bir kuantum bilgisayarı, dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından daha fazla işlem gücüne sahip olabilir.

D-Wave Systems zaten 2 olduğu söylenen bir kuantum bilgisayar satıyor. kübitler. Yine de D-Wav kopyalarıe(5) tartışmalıdır. Bazı araştırmacılar bunları iyi bir şekilde kullanmış olsalar da, hala klasik bilgisayarlardan daha iyi performans göstermediler ve yalnızca belirli optimizasyon problemleri sınıfları için kullanışlılar.

5. D-Wave kuantum bilgisayarları

Birkaç ay önce, Google Quantum AI Lab, 72-qubitlik yeni bir kuantum işlemcisini tanıttı. kıl koniler (6). En azından bazı problemlerin çözümü söz konusu olduğunda, klasik bir süper bilgisayarı geçerek yakında "kuantum üstünlüğü" elde edebilir. Bir kuantum işlemci çalışırken yeterince düşük bir hata oranı gösterdiğinde, iyi tanımlanmış bir BT görevine sahip klasik bir süper bilgisayardan daha verimli olabilir.

6. Bristlecone 72 kübit kuantum işlemci

Sırada Google işlemci vardı, çünkü örneğin Ocak ayında Intel kendi 49 kübitlik kuantum sistemini duyurdu ve daha önce IBM 50 kübitlik bir sürümünü tanıttı. intel çip, Loihi, başka açılardan da yenilikçidir. İnsan beyninin nasıl öğrendiğini ve anladığını taklit etmek için tasarlanmış ilk "nöromorfik" entegre devredir. "Tamamen işlevsel" ve bu yıl içinde araştırma ortaklarının kullanımına sunulacak.

Ancak bu sadece başlangıç ​​çünkü silikon canavarlarıyla baş edebilmek için z'ye ihtiyacınız var. milyonlarca kübit. Delft'teki Hollanda Teknik Üniversitesi'ndeki bir grup bilim insanı, böyle bir ölçeğe ulaşmanın yolunun kuantum bilgisayarlarda silikon kullanmak olduğunu umuyor, çünkü üyeleri programlanabilir bir kuantum işlemci oluşturmak için silikonun nasıl kullanılacağına dair bir çözüm buldular.

Nature dergisinde yayınlanan çalışmalarında, Hollandalı ekip mikrodalga enerjisi kullanarak tek bir elektronun dönüşünü kontrol etti. Silikonda elektron aynı anda yukarı ve aşağı dönerek onu etkin bir şekilde yerinde tutar. Bu başarıldığında, ekip iki elektronu birbirine bağladı ve onları kuantum algoritmalarını çalıştırmaya programladı.

Silikon bazında oluşturmak mümkündü iki bit kuantum işlemci.

Çalışmanın yazarlarından Dr Tom Watson, BBC'ye açıkladı. Watson ve ekibi daha da fazla elektronu birleştirmeyi başarırsa, bu bir isyana yol açabilir. kübit işlemcilerbu bizi geleceğin kuantum bilgisayarlarına bir adım daha yaklaştıracak.

- Tam olarak işleyen bir kuantum bilgisayar inşa eden, dünyaya hükmedecek Singapur Ulusal Üniversitesi'nden Manas Mukherjee ve Ulusal Kuantum Teknolojisi Merkezi'nin baş araştırmacısı geçenlerde bir röportajda söyledi. En büyük teknoloji şirketleri ve araştırma laboratuvarları arasındaki yarış şu anda sözde kuantum üstünlüğü, bir kuantum bilgisayarın, en gelişmiş modern bilgisayarların sunabileceği her şeyin ötesinde hesaplamalar yapabileceği nokta.

Google, IBM ve Intel'in başarılarına ilişkin yukarıdaki örnekler, Amerika Birleşik Devletleri'nden (ve dolayısıyla eyaletten) şirketlerin bu alanda hakim olduğunu göstermektedir. Ancak daha yakın zamanda, Çinli Alibaba Cloud, bilim adamlarının yeni kuantum algoritmalarını test etmesine olanak tanıyan 11-qubit işlemci tabanlı bir bulut bilgi işlem platformu yayınladı. Bu, Çin'in kuantum hesaplama blokları alanında da armutları külle kaplamadığı anlamına geliyor.

Bununla birlikte, kuantum süper bilgisayarlar yaratma çabaları sadece yeni olasılıklar konusunda hevesli değil, aynı zamanda tartışmalara da neden oluyor.

Birkaç ay önce, Moskova'daki Uluslararası Kuantum Teknolojileri Konferansı sırasında, Kanada'daki Calgary Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Rus Kuantum Merkezi'nden Alexander Lvovsky (7), kuantum bilgisayarların imha aracıyaratmadan.

7. Profesör Alexander Lvovsky

O ne demek istedi? Her şeyden önce, dijital güvenlik. Şu anda, İnternet üzerinden iletilen tüm hassas dijital bilgiler, ilgili tarafların gizliliğini korumak için şifrelenmektedir. Bilgisayar korsanlarının şifrelemeyi kırarak bu verilere müdahale edebileceği durumları zaten gördük.

Lvov'a göre, bir kuantum bilgisayarın ortaya çıkması yalnızca siber suçluların işini kolaylaştıracak. Bugün bilinen hiçbir şifreleme aracı, kendisini gerçek bir kuantum bilgisayarın işlem gücünden koruyamaz.

Tıbbi kayıtlar, finansal bilgiler ve hatta hükümetlerin ve askeri kuruluşların sırları bir tavada mevcut olacaktı, bu da Lvovsky'nin belirttiği gibi, yeni teknolojinin tüm dünya düzenini tehdit edebileceği anlamına geliyordu. Diğer uzmanlar, gerçek bir kuantum süper bilgisayarın yaratılmasının da izin vereceğinden, Rusların korkularının temelsiz olduğuna inanıyor. kuantum kriptografisini başlat, yok edilemez olarak kabul edilir.

Başka bir yaklaşım

Geleneksel bilgisayar teknolojileri ve kuantum sistemlerinin geliştirilmesine ek olarak, çeşitli merkezler geleceğin süper bilgisayarlarını inşa etmenin diğer yöntemleri üzerinde çalışıyor.

Amerikan ajansı DARPA, alternatif bilgisayar tasarım çözümleri için altı merkeze fon sağlıyor. Modern makinelerde kullanılan mimariye geleneksel olarak von Neumann mimarisiAh, o zaten yetmiş yaşında. Savunma organizasyonunun üniversite araştırmacılarına verdiği destek, büyük miktarda veriyi işlemek için her zamankinden daha akıllı bir yaklaşım geliştirmeyi amaçlıyor.

Tamponlama ve paralel hesaplama İşte bu ekiplerin üzerinde çalıştığı yeni yöntemlerden bazı örnekler. Bir diğeri ADA (), bu, modülleri olan CPU ve bellek bileşenlerini anakart üzerindeki bağlantı sorunlarıyla uğraşmak yerine tek bir montaja dönüştürerek uygulama geliştirmeyi kolaylaştırır.

Geçen yıl, İngiltere ve Rusya'dan bir araştırma ekibi, türün "Sihirli Toz"bunlardan oluşan ışık ve madde - "performans" açısından en güçlü süper bilgisayarlardan bile daha üstün.

Cambridge, Southampton ve Cardiff'teki İngiliz üniversitelerinden ve Rus Skolkovo Enstitüsü'nden bilim adamları, kuantum parçacıkları olarak bilinen kuantum parçacıklarını kullandılar. polaritonlarışık ve madde arasında bir şey olarak tanımlanabilir. Bu, bilgisayar bilgi işlem için tamamen yeni bir yaklaşımdır. Bilim adamlarına göre, biyoloji, finans ve uzay yolculuğu gibi çeşitli alanlarda şu anda çözülemeyen soruları çözebilen yeni bir bilgisayar türünün temelini oluşturabilir. Çalışmanın sonuçları Nature Materials dergisinde yayınlandı.

Günümüzün süper bilgisayarlarının sorunların yalnızca küçük bir kısmını halledebileceğini unutmayın. Varsayımsal bir kuantum bilgisayar bile, eğer nihayet inşa edilirse, en karmaşık problemleri çözmek için en iyi ihtimalle ikinci dereceden bir hız sağlayacaktır. Bu arada, "peri tozu" oluşturan polaritonlar, lazer ışınlarıyla galyum, arsenik, indiyum ve alüminyum atomlarının katmanlarını etkinleştirerek oluşturulur.

Bu katmanlardaki elektronlar belirli bir renkteki ışığı emer ve yayar. Polaritonlar elektronlardan on bin kat daha hafiftir ve maddenin yeni hali olarak bilinen yeni bir duruma yol açmak için yeterli yoğunluğa ulaşabilir. Bose-Einstein Yoğuşması (sekiz). İçindeki polaritonların kuantum fazları senkronize edilir ve fotolüminesans ölçümleriyle tespit edilebilen tek bir makroskopik kuantum nesnesi oluşturur.

8. Bose-Einstein yoğuşmasını gösteren çizim

Bu özel durumda, bir polariton kondensatının, kuantum bilgisayarları tanımlarken bahsettiğimiz optimizasyon problemini qubit tabanlı işlemcilerden çok daha verimli bir şekilde çözebileceği ortaya çıktı. İngiliz-Rus çalışmalarının yazarları, polaritonlar yoğunlaştıkça kuantum fazlarının, karmaşık bir fonksiyonun mutlak minimumuna karşılık gelen bir konfigürasyonda düzenlendiğini göstermiştir.

Nature Materials'ın ortak yazarı Prof. Southampton Üniversitesi Hibrit Fotonik Laboratuvarı Başkanı Pavlos Lagoudakis. "Şu anda altta yatan işlem gücünü test ederken cihazımızı yüzlerce düğüme ölçeklendiriyoruz."

Işığın ve maddenin süptil kuantum evreleri dünyasından yapılan bu deneylerde, kuantum işlemciler bile beceriksiz ve gerçeklikle sıkı sıkıya bağlı bir şey gibi görünüyor. Gördüğünüz gibi, bilim adamları sadece yarının süper bilgisayarları ve yarının makineleri üzerinde çalışmakla kalmıyor, aynı zamanda yarından sonraki gün ne olacağını planlıyorlar.

Bu noktada exascale'e ulaşmak oldukça zor olacak, o zaman flop ölçeğinde sonraki kilometre taşlarını düşüneceksiniz (9). Tahmin edebileceğiniz gibi, buna sadece işlemci ve bellek eklemek yeterli değil. Bilim adamlarına inanılırsa, böylesine güçlü bir hesaplama gücüne ulaşmak, kanseri deşifre etmek veya astronomik verileri analiz etmek gibi bildiğimiz mega problemleri çözmemize olanak sağlayacaktır.

9. Süper bilgisayarın geleceği

Soruyu cevapla eşleştirin

Sırada ne var?

Kuantum bilgisayarlar söz konusu olduğunda, bunların ne için kullanılması gerektiği konusunda sorular ortaya çıkıyor. Eski atasözüne göre, bilgisayarlar onlarsız var olamayacak sorunları çözer. Bu yüzden muhtemelen önce bu fütüristik süper makineleri yapmalıyız. O zaman sorunlar kendiliğinden ortaya çıkacaktır.

Kuantum bilgisayarlar hangi alanlarda faydalı olabilir?

Yapay Zeka. AI (), geri bildirim alındıkça ve bilgisayar programı "akıllı" hale gelene kadar giderek daha doğru hale gelen deneyim yoluyla öğrenme ilkesi üzerinde çalışır. Geri bildirim, bir dizi olası seçeneğin olasılıklarının hesaplanmasına dayanmaktadır. Örneğin, Lockheed Martin'in şu anda klasik bilgisayarlar için çok karmaşık olan otopilot yazılımını test etmek için D-Wave kuantum bilgisayarını kullanmayı planladığını zaten biliyoruz ve Google, otomobilleri önemli noktalardan ayırt edebilecek bir yazılım geliştirmek için bir kuantum bilgisayar kullanıyor.

Moleküler modelleme. Kuantum bilgisayarlar sayesinde, kimyasal reaksiyonlar için en uygun konfigürasyonları arayarak moleküler etkileşimleri doğru bir şekilde modellemek mümkün olacak. Kuantum kimyası o kadar karmaşıktır ki, modern dijital bilgisayarlar yalnızca en basit molekülleri analiz edebilir. Kimyasal reaksiyonların doğası kuantumdur, çünkü bunlar birbiriyle örtüşen oldukça karışık kuantum durumları yaratırlar, bu nedenle tam gelişmiş kuantum bilgisayarlar en karmaşık süreçleri bile kolayca değerlendirebilir. Google'ın bu alanda halihazırda geliştirmeleri var - hidrojen molekülünü modellediler. Sonuç, güneş panellerinden ilaçlara kadar daha verimli ürünler olacaktır.

Kriptografi. Günümüzde güvenlik sistemleri verimli birincil nesle bağlıdır. Bu, dijital bilgisayarlarla mümkün olan her faktöre bakılarak başarılabilir, ancak bunun için gereken çok fazla zaman, "kod kırmayı" maliyetli ve pratik olmayan hale getirir. Bu arada, kuantum bilgisayarlar bunu katlanarak, dijital makinelerden daha verimli bir şekilde yapabilir, bu da günümüzün güvenlik yöntemlerinin yakında geçersiz hale geleceği anlamına gelir. Kuantum dolaşıklığının tek yönlü doğasından yararlanmak için geliştirilmekte olan umut verici kuantum şifreleme yöntemleri de vardır. Şehir çapında ağlar zaten birkaç ülkede gösterildi ve Çinli bilim adamları kısa süre önce, yörüngedeki bir "kuantum" uydusundan Dünya'ya geri dönen üç ayrı baz istasyonuna dolanık fotonları başarıyla gönderdiklerini duyurdular.

Finansal modelleme. Modern piyasalar, var olan en karmaşık sistemler arasındadır. Bunların tanımlanması ve kontrolü için bilimsel ve matematiksel araçlar geliştirilmiş olmasına rağmen, bilimsel disiplinler arasındaki temel fark nedeniyle bu tür faaliyetlerin etkinliği hala büyük ölçüde yetersizdir: deneylerin gerçekleştirilebileceği kontrollü bir ortam yoktur. Bu sorunu çözmek için yatırımcılar ve analistler kuantum hesaplamaya yöneldiler. Bir anlık fayda, kuantum bilgisayarların doğasında bulunan rastgeleliğin, finansal piyasaların stokastik doğasıyla tutarlı olmasıdır. Yatırımcılar genellikle çok sayıda rastgele oluşturulmuş senaryoda sonuçların dağılımını değerlendirmek isterler.

Hava durumu NOAA Baş Ekonomisti Rodney F. Weiher, ABD GSYİH'sının (30 trilyon dolar) neredeyse %6'unun doğrudan veya dolaylı olarak hava durumuna bağlı olduğunu iddia ediyor. gıda üretimi, nakliye ve perakende için. Bu nedenle, aurayı daha iyi tahmin etme yeteneği, doğal afet koruması için ayrılan daha uzun zamandan bahsetmeye gerek yok, birçok alanda çok faydalı olacaktır. Birleşik Krallık'ın ulusal meteoroloji kolu Met Office, 2020'den itibaren uğraşmak zorunda kalacağı güç ve ölçeklenebilirlik ihtiyaçlarını karşılamak için bu tür yeniliklere şimdiden yatırım yapmaya başladı ve kendi üst ölçekli bilgisayar ihtiyaçları hakkında bir rapor yayınladı.

Parçacık fiziği. Katı parçacık fiziği modelleri, genellikle sayısal simülasyonlar için çok fazla hesaplama süresi gerektiren son derece karmaşık, girift çözümlerdir. Bu, onları kuantum hesaplama için ideal hale getiriyor ve bilim adamları şimdiden bundan faydalandı. Innsbruck Üniversitesi ve Kuantum Optik ve Kuantum Bilgisi Enstitüsü'ndeki (IQOQI) araştırmacılar yakın zamanda bu simülasyonu gerçekleştirmek için programlanabilir bir kuantum sistemi kullandılar. Nature'daki bir yayına göre grup, iyonların herhangi bir bilgisayar hesaplamasının temel adımları olan mantıksal işlemleri gerçekleştirdiği bir kuantum bilgisayarın basit bir versiyonunu kullandı. Simülasyon, açıklanan fiziğin gerçek deneyleriyle tam bir uyum gösterdi. diyor teorik fizikçi Peter Zoller. -