Lehenaren horizontea - eta haratago...

Alde batetik, minbizia garaitzen, eguraldia zehaztasunez iragartzen eta fusio nuklearra menperatzen lagundu beharko ligukete. Bestalde, mundu mailako suntsipena eragingo duten edo gizateria esklabotuko duten beldurrak daude. Momentuz, ordea, munstro konputazionalak oraindik ezin dira ongi egin eta gaitz unibertsala aldi berean egin.

60ko hamarkadan, ordenagailu eraginkorrenek zuten boterea megaflops (segundoko milioi mugikorreko eragiketa). Prozesatzeko ahalmena duen lehen ordenagailua arriba,ru 1 GFLOPS (gigaflops) zen Cray 2, Cray Research-ek ekoiztua 1985ean. Prozesatzeko ahalmena duen lehen eredua 1 TFLOPS baino gehiago (teraflops) zen ASCI Gorria, Intelek sortua 1997an. Potentzia 1 PFLOPS (petaflops) iritsi da Roadrunner, IBMk kaleratua 2008an.

Egungo konputazio-potentziaren errekorra Txinako Sunway TaihuLight-ena da eta 9 PFLOPS-koa da.

Nahiz eta, ikusten denez, makina indartsuenak oraindik ehunka petaflopetara iritsi ez diren, gero eta gehiago exascale sistemakbertan boterea kontuan hartu behar da exaflopsach (EFLOPS), hau da. segundoko 1018 eragiketa inguru. Hala ere, halako egiturak sofistikazio maila ezberdineko proiektuen fasean baino ez daude.

MURRIZKETAK (, koma mugikorreko eragiketak segundoko) aplikazio zientifikoetan batez ere erabiltzen den konputazio-potentziaren unitatea da. Lehen erabilitako MIPS blokea baino polifazetikoagoa da, hau da, segundoko prozesadorearen jarraibideen kopurua. Flop bat ez da SI bat, baina 1/s-ko unitate gisa interpreta daiteke.

Minbizia izateko exascale bat behar duzu

Exaflops bat, edo mila petaflops, goiko XNUMX superordenagailu guztiak batuta baino gehiago dira. Zientzialariek espero dute potentzia hori duten makinen belaunaldi berri batek aurrerapenak ekarriko dituela hainbat esparrutan.

Azkar aurreratzen ari diren ikaskuntza automatikoko teknologiekin konbinatuta dagoen eskala handiagoko konputazio ahalmenak lagundu beharko luke, adibidez, azkenik urratu minbiziaren kodea. Minbizia diagnostikatu eta tratatzeko medikuek izan behar duten datu kopurua hain da handia, non ordenagailu arruntek zeregin horri aurre egitea zaila egiten zaie. Tumore bakarreko biopsiaren azterketa tipiko batean, 8 milioi neurketa baino gehiago egiten dira, eta horietan medikuek tumorearen portaera, tratamendu farmakologikoari emandako erantzuna eta pazientearen gorputzean duen eragina aztertzen dira. Hau datuen benetako ozeano bat da.

esan zuen AEBetako Energia Saileko (DOE) Argonne Laborategiko Rick Stevensek. -

Ikerketa medikoa eta konputazio ahalmenarekin konbinatuz, zientzialariak lanean ari dira Sare neuronaleko sistema KANDELA (). Horri esker, paziente bakoitzaren beharretara egokitutako tratamendu-plan bat aurreikusteko eta garatzeko aukera dago. Horrek zientzialariei proteina-interakzio gakoen oinarri molekularra ulertzen lagunduko die, sendagaien erantzun prediktiboaren ereduak garatzen eta tratamendu estrategia optimoak iradokitzen ditu. Argonneren ustez, exascale sistemak CANDLE aplikazioa gaur egun ezagutzen diren supermakina indartsuenek baino 50 eta 100 aldiz azkarrago exekutatu ahal izango dute.

Hori dela eta, exascale superordenagailuak agertzea espero dugu. Hala ere, lehen bertsioak ez dira zertan AEBetan agertuko. Noski, AEB horiek sortzeko lehian daude, eta tokiko gobernua izenez ezagutzen den proiektu batean Aurora AMD, IBM, Intel eta Nvidia-rekin lankidetzan aritzen da, atzerriko lehiakideei aurrea hartzen ahaleginduz. Hala ere, ez da espero 2021 baino lehen gertatzea. Bien bitartean, 2017ko urtarrilean, Txinako adituek exascale prototipo bat sortzea iragarri zuten. Unitate konputazional mota honen guztiz funtzionatzen duen eredu bat - da Tianhe-3 - hala ere, hurrengo urteetan nekez egongo da prest.

Txinatarrek gogor eusten diote

Kontua da 2013az geroztik Txinako garapenak munduko ordenagailurik boteretsuenen zerrendan lehen postuan kokatu direla. Urtetan nagusitu zen Tianhe-2eta orain palmondoa aipatuari dagokio Sunway TaihuLight. Erdi Erresumako bi makina indartsuenak AEBetako Energia Saileko hogeita bat superordenagailuak baino askoz ere indartsuagoak direla uste da.

Zientzialari estatubatuarrek, noski, duela bost urte zuten lider postua berreskuratu nahi dute, eta hori egiteko aukera emango dien sistema lantzen ari dira. Tennesseeko Oak Ridge Laborategi Nazionalean eraikitzen ari da. Gailurra (2), urte honetan bertan martxan jartzeko aurreikusitako superordenagailua. Sunway TaihuLight-en boterea gainditzen du. Indartsuagoak eta arinagoak diren material berriak probatzeko eta garatzeko erabiliko da, uhin akustikoak erabiliz Lurraren barnealdea simulatzeko eta unibertsoaren jatorria ikertzen duten astrofisika proiektuak laguntzeko.

2. Summit superordenagailuaren espazio-plana

Aipatutako Argonne National Laboratory-n, zientzialariek laster gailu are azkarrago bat eraikitzeko asmoa dute. izenez ezaguna A21Errendimendua 200 petaflopsera iristea espero da.

Japonia ere parte hartzen ari da superordenagailuen lasterketan. Azkenaldian AEB-Txina lehiak zertxobait itzala izan badu ere, herrialde hau da martxan jartzeko asmoa duena. ABKI sistema (), 130 petaflops potentzia eskainiz. Japoniarrek espero dute halako superordenagailu bat AI (adimen artifiziala) edo ikasketa sakona garatzeko erabil daitekeela.

Bien bitartean, Europako Parlamentuak EBko mila milioi euroko superordenagailu bat eraikitzea erabaki berri du. Munstro informatiko honek 2022 eta 2023 urteen bueltan hasiko du bere lana gure kontinenteko ikerketa zentroetarako. Makina barruan eraikiko da EuroGPC proiektuaeta bere eraikuntza estatu kideek finantzatuko dute, beraz, Poloniak ere parte hartuko du proiektu honetan. Aurreikusitako potentziari "aurre-eskala" esaten zaio.

Orain arte, 2017ko sailkapenaren arabera, munduko bostehun superordenagailu azkarrenetatik, Txinak horrelako 202 makina ditu (% 40), eta Ameriketan 144 (% 29) kontrolatzen ditu.

Txinak ere munduko konputazio-potentziaren %35 erabiltzen du, AEBetako %30aren aldean. Zerrendan superordenagailu gehien dituzten hurrengo herrialdeak Japonia (35 sistema), Alemania (20), Frantzia (18) eta Erresuma Batua (15) dira. Aipatzekoa da, jatorrizko herrialdea edozein dela ere, bostehun superordenagailu indartsuenek Linux-en bertsio desberdinak erabiltzen dituztela...

Beraiek diseinatzen dute

Superordenagailuak zientzia eta teknologia industriei laguntzeko tresna baliotsuak dira dagoeneko. Ikertzaile eta ingeniariek etengabeko aurrerapen (eta batzuetan jauzi handiak ere egin ditzakete) biologian, eguraldiaren eta klimaren iragarpena, astrofisika eta arma nuklearrak bezalako arloetan.

Gainerakoa haien boterearen araberakoa da. Datozen hamarkadetan, superordenagailuen erabilerak nabarmen alda dezake puntako azpiegitura mota honetarako sarbidea duten herrialde horien egoera ekonomikoa, militarra eta geopolitikoa.

Alor honetan aurrerapena hain azkarra da, non belaunaldi berrien mikroprozesadoreen diseinua zailegia bihurtu baita giza baliabide askorentzat ere. Hori dela eta, software informatiko aurreratuek eta superordenagailuek gero eta protagonismo handiagoa dute ordenagailuen garapenean, "super" aurrizkia dutenek barne.

3. Japoniako superordenagailua

Farmazia-enpresek laster erabat funtzionatu ahal izango dute superbotere informatikoei esker giza genoma kopuru handi bat prozesatzen du, hainbat gaixotasunentzako sendagai eta tratamendu berriak sortzen lagunduko duten animaliak eta landareak.

Gobernuek superordenagailuen garapenean hainbeste inbertitzeko beste arrazoi bat (nagusietako bat benetan). Ibilgailu eraginkorragoek etorkizuneko buruzagi militarrei borroka-estrategia argiak garatzen lagunduko diete edozein borroka-egoeretan, arma-sistema eraginkorragoak garatzea ahalbidetuko dute eta legea betearazteko eta inteligentzia agentziei laguntza emango diete mehatxu potentzialak aldez aurretik identifikatzen.

Ez dago nahikoa potentzia garuna simulatzeko

Superordenagailu berriek aspalditik ezagutzen dugun superordenagailu naturala deszifratzen lagundu beharko lukete: giza garuna.

Nazioarteko zientzialari talde batek garunaren neurona-konexioak modelatzeko urrats berri garrantzitsu bat adierazten duen algoritmo bat garatu du berriki. Berria EZ algoritmorik, Frontiers in Neuroinformatics aldizkarian argitaratutako sarbide irekiko dokumentu batean deskribatuta, interkonektatutako giza garuneko neurona superordenagailuetan simulatzea espero da. Jülich Alemaniako ikerketa zentroko, Norvegiako Bizitzaren Zientzien Unibertsitateko, Aacheneko Unibertsitateko, Japoniako RIKEN Institutuko eta Stockholmeko KTH Royal Institute of Technologyko zientzialariek parte hartu zuten lanean.

2014az geroztik, Alemaniako Jülich Supercomputing Zentroan RIKEN eta JUQUEEN superordenagailuetan eskala handiko neurona-sareen simulazioak egiten ari dira, giza garuneko neuronen %1en konexioak simulatuz. Zergatik bakarrik hainbeste? Superordenagailuek burmuin osoa simula dezakete?

Suediako KTH konpainiako Susanne Kunkelek azaldu du.

Simulazioan zehar, neuronaren akzio-potentzial bat (bulkada elektriko laburrak) bidali behar zaie gutxi gorabehera 100 pertsona guztiei. nodo izeneko ordenagailu txikiak, bakoitza benetako kalkuluak egiten dituzten prozesadore kopuru batekin hornituta. Nodo bakoitzak nodo horretan dauden neurona birtualekin erlazionatuta dauden bulkada hauetatik egiaztatzen du.

4. Neuronen garuneko konexioak modelatzea, hau da. bidaiaren hasieran baino ez gaude (%1)

Jakina, prozesadoreek neurona bakoitzeko bit gehigarri horietarako behar duten ordenagailuaren memoria kopurua handitzen da sare neuronalaren tamainarekin. Giza garun osoaren %1eko simulaziotik haratago joan (4) beharko litzateke XNUMX aldiz memoria gehiago gaur egun superordenagailu guztietan eskuragarri dagoena baino. Hori dela eta, etorkizuneko superordenagailu exaskalaren testuinguruan soilik hitz egin liteke garun osoaren simulazioa lortzeaz. Hemen funtzionatu beharko luke hurrengo belaunaldiko NEST algoritmoak.

Munduko 5 superordenagailu onenak

1. Sanway TaihuLight – 93 PFLOPS superordenagailu bat 2016an jarri zen martxan Wuxi-n, Txinan. 2016ko ekainaz geroztik, munduko konputazio-potentzia handiena duten superordenagailuen TOP500 zerrendaren lehen postua da.

2. Tianhe-2 (Esne Bidea-2) NUDT () Txinan 33,86 PFLOPS-ko konputazio-potentzia duen superordenagailu bat da. 2013ko ekainetik aurrera

2016ko ekainera arte, munduko superordenagailurik azkarrena izan zen.

3. Pease Dynt - Crayk garatutako diseinu bat, Suitzako Superkonputazio Zentro Nazionalean instalatua (). Berriki berritu zen - Nvidia Tesla K20X azeleragailuak beste berri batzuekin ordezkatu ziren, Tesla P100, 2017ko udan 9,8 PFLOPS-tik 19,6 PFLOPS-ra handitzea ahalbidetu zuena.

4. Gyokou ExaScaler eta PEZY Computing-ek garatutako superordenagailu bat da. Yokohamako Geozientzien Institutuko Itsas Zientzia eta Teknologiarako Japoniako Agentzian (JAMSTEC) kokatua; Lurraren simulagailuaren solairu berean. Potentzia: 19,14 PFLOP.

5. Titanioa Cray Inc-ek fabrikatutako 17,59 PFLOPS superordenagailu bat da. eta 2012ko urrian jarri zuten abian Estatu Batuetako Oak Ridge National Laboratory-n. 2012ko azarotik 2013ko ekainera, Titan munduko superordenagailurik azkarrena izan zen. Gaur egun bosgarren postuan dago, baina oraindik AEBetako superordenagailurik azkarrena da.

Gainera, kuantikoan nagusitasuna lortzeko lehiatzen dira

IBMren ustez, datozen bost urteetan, ez dira siliziozko txip tradizionaletan oinarritutako superordenagailuak, baizik eta emititzen hasiko direla. Industria ordenagailu kuantikoak nola erabil daitezkeen ulertzen hasi besterik ez da egin, konpainiako ikertzaileen arabera. Ingeniariek bost urte barru makina horien lehen aplikazio nagusiak aurkitzea espero da.

Ordenagailu kuantikoek izeneko unitate informatiko bat erabiltzen dute kubitem. Erdieroale arruntek informazioa adierazten dute 1 eta 0 sekuentzia moduan, eta qubitek propietate kuantikoak erakusten dituzte eta aldi berean 1 eta 0 gisa kalkuluak egin ditzakete. Horrek esan nahi du bi qubitek aldi berean 1-0, 1-1, 0-1 sekuentziak irudika ditzaketela. . ., 0-0. Konputazio-potentzia esponentzialki hazten da qubit bakoitzarekin, beraz, teorian, 50 qubit besterik ez dituen ordenagailu kuantiko batek prozesatzeko ahalmen handiagoa izan dezake munduko superordenagailu indartsuenek baino.

D-Wave Systems dagoeneko ordenagailu kuantiko bat saltzen ari da, eta horietatik 2 omen dira. qubitak. Hala ere D-Wav kopiake(5) eztabaidagarriak dira. Ikertzaile batzuek erabilera ona eman badute ere, oraindik ez dituzte ordenagailu klasikoak gainditu eta optimizazio-arazoen klase jakin batzuetarako soilik dira erabilgarriak.

5. D-Wave ordenagailu kuantikoak

Duela hilabete batzuk, Google Quantum AI Lab-ek 72 qubit-eko prozesadore kuantiko berria erakutsi zuen. zurda-konoak (6). Baliteke laster "gehiagotasun kuantikoa" lortzea superordenagailu klasiko bat gaindituz, arazo batzuk konpontzeko orduan behintzat. Prozesadore kuantiko batek funtzionamenduan errore-tasa nahiko baxua erakusten duenean, superordenagailu klasiko bat baino eraginkorragoa izan daiteke IT zeregina ondo zehaztuta duena.

6. Bristlecone 72 qubit-eko prozesadore kuantikoa

Hurrengo lerroan Google prozesadorea izan zen, urtarrilean, adibidez, Intelek 49 qubit-eko sistema kuantiko propioa iragarri zuelako, eta lehenago IBMk 50 qubit-eko bertsioa aurkeztu zuelako. Intel txipa, Loihi, berritzailea da beste modu batzuetan ere. Giza garunak nola ikasten eta ulertzen duen imitatzeko diseinatutako lehen zirkuitu integratua "neuromorfoa" da. "Guztiz funtzionala" da eta urte honetan zehar ikertzaileen eskura egongo da.

Hala ere, hau hasiera baino ez da, zeren siliziozko munstroei aurre egin ahal izateko, z behar duzu. milioi qubit. Delft-eko Holandako Unibertsitate Teknikoko zientzialari talde batek espero du eskala hori lortzeko bidea ordenagailu kuantikoetan silizioa erabiltzea dela, haien kideek soluzio bat aurkitu baitute silizioa nola erabili prozesadore kuantiko programagarri bat sortzeko.

Nature aldizkarian argitaratutako ikerketan, Holandako taldeak elektroi bakar baten biraketa kontrolatu zuen mikrouhin-energia erabiliz. Silizioan, elektroia gora eta behera bira egingo luke aldi berean, modu eraginkorrean eutsiz. Hori lortutakoan, taldeak bi elektroi konektatu eta algoritmo kuantikoak exekutatzeko programatu zituen.

Silizioan oinarrituta sortzea posible zen bi biteko prozesadore kuantikoa.

Tom Watson doktoreak, ikerketaren egileetako batek, BBCri azaldu dio. Watsonek eta bere taldeak are elektroi gehiago batzea lortzen badute, matxinada bat ekar dezake. qubit prozesadoreakhonek etorkizuneko ordenagailu kuantikoetara urrats bat gehiago hurbilduko gaitu.

- Erabat funtzionatzen duen ordenagailu kuantiko bat eraikitzen duenak gobernatuko du mundua Singapurreko Unibertsitate Nazionaleko Manas Mukherjee eta Teknologia Kuantikoko Zentro Nazionaleko ikertzaile nagusiak esan zuen duela gutxi elkarrizketa batean. Enpresa teknologiko handienen eta ikerketa laborategien arteko lasterketa gaur egun deiturikoak dira nagusitasun kuantikoa, ordenagailu kuantiko batek ordenagailu moderno aurreratuenek eskaini dezaketen ezer baino haratago kalkuluak egin ditzakeen puntua.

Google, IBM eta Intel-en lorpenen goiko adibideek adierazten dute Estatu Batuetako (eta, hortaz, estatuko) enpresak nagusi direla arlo honetan. Hala ere, Txinako Alibaba Cloud-ek duela gutxi 11 qubit prozesadorean oinarritutako hodeiko informatika plataforma bat kaleratu du, zientzialariei algoritmo kuantiko berriak probatzeko aukera ematen diena. Horrek esan nahi du Txinak konputazio kuantikoko blokeen arloan ere ez dituela udareak errautsez estaltzen.

Hala ere, superordenagailu kuantikoak sortzeko ahaleginak aukera berriei buruz gogotsu ez ezik, eztabaidak ere eragiten ditu.

Duela hilabete batzuk, Moskuko Teknologia Kuantikoei buruzko Nazioarteko Konferentzian, Errusiako Quantum Centerreko Alexander Lvovsky (7) Kanadako Calgary Unibertsitateko fisikako irakaslea den Alexander Lvovskyk (XNUMX) esan zuen ordenagailu kuantikoak suntsitzeko tresnasortu gabe.

7. Alexander Lvovsky irakaslea

Zer esan nahi zuen? Lehenik eta behin, segurtasun digitala. Gaur egun, Interneten bidez transmititzen den informazio digital sentikor guztia zifratuta dago interesdunen pribatutasuna babesteko. Dagoeneko ikusi ditugu hacker-ek datu hauek atzeman ditzaketen enkriptatzea hautsita.

Lvov-en arabera, ordenagailu kuantiko bat agertzeak ziberkriminalei errazagoa baino ez die egingo. Gaur egun ezagutzen den ezein enkriptazio tresnak ezin du bere burua babestu benetako ordenagailu kuantiko baten prozesatzeko ahalmenetik.

Erregistro medikoak, finantza informazioa eta gobernuen eta erakunde militarren sekretuak ere eskuragarri egongo lirateke zartagin batean, eta horrek esan nahi luke, Lvovskyk adierazi duenez, teknologia berriak mundu-ordena osoa mehatxatu dezakeela. Beste aditu batzuen ustez, errusiarren beldurrak ez dira funtsik, benetako superordenagailu kuantiko bat sortzeak ere ahalbidetuko duelako. kriptografia kuantikoa abiarazi, suntsiezintzat jotzen da.

Beste hurbilketa bat

Ohiko informatika-teknologiez eta sistema kuantikoen garapenaz gain, hainbat zentro etorkizuneko superordenagailuak eraikitzeko beste metodo batzuk lantzen ari dira.

DARPA estatubatuar agentziak sei zentro finantzatzen ditu ordenagailuen diseinuko irtenbide alternatiboetarako. Makina modernoetan erabiltzen den arkitekturari ohiko deitzen zaio von Neumann arkitekturaAi, hirurogeita hamar urte ditu jada. Defentsa erakundeak unibertsitateko ikertzaileei emandako laguntzak datu kopuru handiak tratatzeko inoiz baino ikuspegi adimentsuagoa garatzea du helburu.

Buffering-a eta konputazio paraleloa Hona hemen talde hauek lantzen ari diren metodo berrien adibide batzuk. Beste bat ADA (), eta horrek aplikazioak garatzea errazten du moduludun CPU eta memoria osagaiak muntaketa bakarrean bihurtuz, plakan duten konexioaren arazoei aurre egin beharrean.

Iaz, Erresuma Batuko eta Errusiako ikertzaile talde batek arrakastaz frogatu zuen mota hori "Hauts magikoa"horietatik osatuta daude argia eta materia - Azken finean, "errendimenduan" handiagoa da superordenagailu indartsuenen aldean.

Cambridge, Southampton eta Cardiff unibertsitate britainiar eta Errusiako Skolkovo Institutuko zientzialariek izenez ezagutzen diren partikula kuantikoak erabili zituzten. polaritonakargiaren eta materiaren arteko zerbait bezala defini daitekeena. Hau ordenagailu informatikaren ikuspegi guztiz berria da. Zientzialarien arabera, gaur egun ebatzi ezin diren galderak ebazteko gai den ordenagailu mota berri baten oinarria izan daiteke -hainbat arlotan, hala nola biologian, finantzan eta espazio-bidaietan-. Ikerketaren emaitzak Nature Materials aldizkarian argitaratu dira.

Gogoratu gaur egungo superordenagailuek arazoen zati txiki bat baino ez dutela kudeatu. Ordenagailu kuantiko hipotetiko batek ere, azkenean eraikitzen bada, problemarik konplexuenak konpontzeko abiadura koadratikoa emango du. Bien bitartean, "maitagarrien hautsa" sortzen duten polaritonak galio, artseniko, indio eta aluminio atomoen geruzak laser izpiekin aktibatuz sortzen dira.

Geruza horietako elektroiek kolore jakin bateko argia xurgatzen eta igortzen dute. Polaritonak elektroiak baino hamar mila aldiz arinagoak dira eta dentsitate nahikoa lor dezakete materiaren egoera berri bat sortzeko. Bose-Einstein kondentsatua (zortzi). Bertan dauden polaritoien fase kuantikoak sinkronizatuta daude eta objektu kuantiko makroskopiko bakarra osatzen dute, fotolumineszentzia neurketen bidez detekta daitekeena.

8. Bose-Einstein kondentsatu bat erakusten duen grafikoa

Ematen du egoera zehatz honetan, polariton kondentsatu batek konputagailu kuantikoak deskribatzerakoan aipatu dugun optimizazio-arazoa konpon dezakeela qubitetan oinarritutako prozesadoreak baino askoz eraginkorrago. Britainiar-Errusiar ikerketen egileek frogatu dute polaritonak kondentsatzen diren heinean, haien fase kuantikoak funtzio konplexu baten minimo absolutuari dagokion konfigurazioan antolatzen direla.

"Arazo konplexuak ebazteko polariton diagramen potentziala aztertzen hasita gaude", idatzi du Nature Materials-en egilekide Prof. Pavlos Lagoudakis, Southampton-eko Unibertsitateko Fotonika Hibridoen Laborategiko burua. "Gaur egun gure gailua ehunka nodotara eskalatzen ari gara azpian dagoen prozesatzeko ahalmena probatzen dugun bitartean".

Argiaren eta materiaren fase kuantiko sotilen munduko esperimentu hauetan, prozesadore kuantikoak ere badirudi zerbait traketsa eta errealitatearekin tinko lotuta daudela. Ikusten denez, zientzialariak biharko superordenagailuetan eta etziko makinetan ez ezik, biharamunean zer gertatuko den planifikatzen ari dira.

Une honetan exascale iristea nahiko erronka izango da, orduan pentsatuko duzu flop eskalako hurrengo mugarrietan (9). Asmatuko zenuten bezala, horri prozesadoreak eta memoria gehitzea ez da nahikoa. Zientzialariei sinistu behar bazaie, halako konputazio ahalmen indartsua lortuz gero, ezagutzen ditugun megaarazoak konpontzeko aukera emango digu, hala nola minbizia deszifratzea edo datu astronomikoak aztertzea.

9. Superkonputazioaren etorkizuna

Lotu galdera erantzunarekin

Zer da hurrengoa?

Bada, ordenagailu kuantikoen kasuan, galderak sortzen dira zertarako erabili behar diren. Esaera zaharraren arabera, ordenagailuek haiek gabe existituko ez liratekeen arazoak konpontzen dituzte. Beraz, ziurrenik supermakina futurista hauek eraiki beharko genituzke lehenik. Orduan arazoak berez sortuko dira.

Zein arlotan izan daitezke erabilgarriak ordenagailu kuantikoak?

Inteligentzia artifiziala. AI () esperientziaren bidez ikastearen printzipioan lan egiten du, zeina gero eta zehatzagoa den iritzia jaso ahala eta programa informatikoa "adimentsua" bihurtu arte. Iritzia aukera posible batzuen probabilitateen kalkuluetan oinarritzen da. Dagoeneko badakigu Lockheed Martinek, adibidez, bere D-Wave ordenagailu kuantikoa erabiltzeko asmoa duela gaur egun ordenagailu klasikoentzat konplexuegia den pilotu automatikoko softwarea probatzeko, eta Google ordenagailu kuantiko bat erabiltzen ari dela autoak mugarrietatik bereizteko softwarea garatzeko. .

Modelizazio molekularra. Ordenagailu kuantikoei esker, interakzio molekularrak zehaztasunez modelatzea posible izango da, erreakzio kimikoetarako konfigurazio optimoak bilatuz. Kimika kuantikoa hain da konplexua, non konputagailu digital modernoek molekula sinpleenak soilik azter ditzakete. Erreakzio kimikoak izaera kuantikoa dira, elkarren gainjarri diren egoera kuantiko oso korapilatuak sortzen dituztelako, beraz, guztiz garatuta dauden ordenagailu kuantikoek prozesu konplexuenak ere erraz ebalua ditzakete. Googlek dagoeneko baditu garapenak alor honetan: hidrogeno molekula modelatu dute. Emaitza produktu eraginkorragoak izango dira, eguzki plaketatik hasi eta sendagaietaraino.

Kriptografia. Gaur egungo segurtasun-sistemak lehen belaunaldi eraginkorren mende daude. Hori ordenagailu digitalekin lor daiteke faktore posible guztiak aztertuz, baina horretarako behar den denbora handiak "kode haustea" garestia eta ez da praktikoa bihurtzen. Bien bitartean, ordenagailu kuantikoek modu esponentzialean egin dezakete hori, makina digitalek baino eraginkorrago, hau da, gaur egungo segurtasun-metodoak laster zaharkituta geratuko dira. Enkriptazio kuantikoko metodo itxaropentsuak ere badaude, korapilatze kuantikoaren noranzko bakarreko izaera aprobetxatzeko garatzen ari direnak. Hiri osoko sareak frogatu dira dagoeneko hainbat herrialdetan, eta Txinako zientzialariek duela gutxi iragarri dute arrakastaz bidaltzen ari direla orbitan orbitan dagoen satelite "kuantiko" batetik hiru oinarrizko estaziotara itzultzen ari diren fotoi korapilatuak.

Finantza eredua. Merkatu modernoak dauden sistema konplexuenetakoak dira. Haien deskribapen eta kontrolerako aparatu zientifiko eta matematikoa garatu den arren, horrelako jardueren eraginkortasuna ez da nahikoa oraindik, neurri handi batean, diziplina zientifikoen arteko funtsezko desberdintasunagatik: ez dago esperimentuak egiteko ingurune kontrolaturik. Arazo hori konpontzeko, inbertitzaileek eta analistek konputazio kuantikora jo dute. Berehalako abantaila bat da ordenagailu kuantikoek berezkoa duten ausazkotasuna finantza-merkatuen izaera estokastikoarekin bat datorrela. Inbertitzaileek sarritan ausaz sortutako eszenatoki kopuru handi batean emaitzen banaketa ebaluatu nahi dute.

Eguraldi iragarpena. Rodney F. Weiher NOAAko ekonomista buruak dio AEBetako BPGaren ia % 30 (6 bilioi dolar) zuzenean edo zeharka eguraldiaren menpe dagoela. elikagaien ekoizpen, garraio eta txikizkako salmentarako. Beraz, aura hobeto iragartzeko gaitasuna oso erabilgarria izango litzateke arlo askotan, hondamendi naturalak babesteko emandako denbora luzeagoa ahaztu gabe. Erresuma Batuko meteorologia-arlo nazionala, Met Office, dagoeneko hasi da horrelako berrikuntzetan inbertitzen 2020tik aurrera aurre egin beharko dizkion potentzia- eta eskalagarritasun-beharrei erantzuteko, eta txosten bat argitaratu du bere exascale informatika-beharrei buruz.

Partikulen Fisika. Partikula solidoen fisikako ereduak sarritan oso konplexuak eta korapilatsuak diren soluzio konplexuak dira, eta konputazio-denbora handia behar dute zenbakizko simulazioetarako. Horrek konputazio kuantikorako aproposak bihurtzen ditu, eta zientzialariek hori baliatu dute dagoeneko. Innsbruck-eko Unibertsitateko eta Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) ikertzaileek sistema kuantiko programagarri bat erabili dute duela gutxi simulazio hori egiteko. Nature aldizkariko argitalpen baten arabera, taldeak ordenagailu kuantiko baten bertsio sinple bat erabili zuen, non ioiek eragiketa logikoak egiten zituzten, edozein ordenagailu kalkuluen oinarrizko urratsak. Simulazioak adostasun osoa erakutsi zuen deskribatutako fisikaren benetako esperimentuekin. dio Peter Zoller fisikari teorikoak. -