Город Падерборн, где находится музей Хайнца Никсдорфа, назван по истоку речки Падер ("борн" - это же "рождение" по-немецки). Это она. Это очень короткая речка, около 5 км в длину, она впадает в какую-то речку побольше, которая впадает в Рейн.
КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ НЕ ЗА ГОРАМИ?
https://scottaaronson.blog/?p=8329
Скотт Ааронсон - известный ученый в области квантовых вычислений и популяризатор этой области, блогер. В этой заметке (на основе сделанного доклада) он пишет, что работает в этой области практически с самого начала, с 1997 года, и сейчас у него оптимизм насчёт построения квантового компьютера, как никогда раньше. Прогнозирует, что либо в следующем десятилетии мы его построим, либо нам воспрепятствует что-то неожиданное, не менее интересное (напишу об этом отдельно). И говорит, что да, вот сейчас точно надо иметь план насчёт внедрения криптографии, стойкой к квантовому компьютеру.
Заметку эту мне скинули недавно, а ещё до того я впечатлился последними успехами в области квантовых помехоустойчивых кодов и вычислений.
Буквально недавно мы обсуждали с коллегами, что не верим в квантовый компьютер. Точнее, я полагал, что квантовый компьютер как хорошая игрушка для самих учёных, как симулятор физических систем, возможно, будет. Но не так, что действительно можно будет взламывать шифры или решать задачи, полезные для "народного хозяйства".
Причина - потому что технологию сложно масштабировать. Реальные "боевые" алгоритмы требуют минимум тысяч и десятков тысяч квантовых битов (кубитов) - т.е. индивидуально (!) контролируемых атомов, фотонов, сверхпроводящих контуров и т.п. Но в них происходят ошибки. Чтобы их исправить, нужно использовать уже упомянутые квантовые коды, вносить избыточность в данные, порядка тысячекратную и более. Т.е. уже не десятки тысяч, а десятки миллионов кубитов надо иметь. И каждым в отдельности с очень высокой точностью управлять, а также их взаимодействиями. "Нереально!"
Но вот, как я сказал, сейчас большой прогресс в квантовых кодах, чтоб сделать их менее затратными, т.е. чтоб с меньшей избыточностью, не тысячекратной. И в экспериментальной технике тоже прогресс, впервые экспериментально продемонстрирован положительные эффект от внедрения кодов, избыточности. Т.е. достигли такой точности выполнения операций, что введение дополнительных кубитов действительно больше исправляет ошибок, чем вносит новых. Ещё один известный учёный мне подтвердил, что да, путь всё ещё предстоит долгий, но оптимизма прибавилось!
https://scottaaronson.blog/?p=8329
Скотт Ааронсон - известный ученый в области квантовых вычислений и популяризатор этой области, блогер. В этой заметке (на основе сделанного доклада) он пишет, что работает в этой области практически с самого начала, с 1997 года, и сейчас у него оптимизм насчёт построения квантового компьютера, как никогда раньше. Прогнозирует, что либо в следующем десятилетии мы его построим, либо нам воспрепятствует что-то неожиданное, не менее интересное (напишу об этом отдельно). И говорит, что да, вот сейчас точно надо иметь план насчёт внедрения криптографии, стойкой к квантовому компьютеру.
Заметку эту мне скинули недавно, а ещё до того я впечатлился последними успехами в области квантовых помехоустойчивых кодов и вычислений.
Буквально недавно мы обсуждали с коллегами, что не верим в квантовый компьютер. Точнее, я полагал, что квантовый компьютер как хорошая игрушка для самих учёных, как симулятор физических систем, возможно, будет. Но не так, что действительно можно будет взламывать шифры или решать задачи, полезные для "народного хозяйства".
Причина - потому что технологию сложно масштабировать. Реальные "боевые" алгоритмы требуют минимум тысяч и десятков тысяч квантовых битов (кубитов) - т.е. индивидуально (!) контролируемых атомов, фотонов, сверхпроводящих контуров и т.п. Но в них происходят ошибки. Чтобы их исправить, нужно использовать уже упомянутые квантовые коды, вносить избыточность в данные, порядка тысячекратную и более. Т.е. уже не десятки тысяч, а десятки миллионов кубитов надо иметь. И каждым в отдельности с очень высокой точностью управлять, а также их взаимодействиями. "Нереально!"
Но вот, как я сказал, сейчас большой прогресс в квантовых кодах, чтоб сделать их менее затратными, т.е. чтоб с меньшей избыточностью, не тысячекратной. И в экспериментальной технике тоже прогресс, впервые экспериментально продемонстрирован положительные эффект от внедрения кодов, избыточности. Т.е. достигли такой точности выполнения операций, что введение дополнительных кубитов действительно больше исправляет ошибок, чем вносит новых. Ещё один известный учёный мне подтвердил, что да, путь всё ещё предстоит долгий, но оптимизма прибавилось!
Shtetl-Optimized
Quantum Computing: Between Hope and Hype
So, back in June the White House announced that UCLA would host a binational US/India workshop, for national security officials from both countries to learn about the current status of quantum comp…
👍3
А картинка к последней записи пусть будет вот такой, взято отсюда:
https://medium.com/qiskit/a-guide-to-the-qiskit-circu..
Это квантовая схема - одно из представлений работы квантового алгоритма. Как музыкальные ноты, правда?😊
https://medium.com/qiskit/a-guide-to-the-qiskit-circu..
Это квантовая схема - одно из представлений работы квантового алгоритма. Как музыкальные ноты, правда?😊
Про то, что может иметь в виду Скотт Ааронсон, когда пишет, что построению квантового компьютера может помешать что-то неожиданное. Например, однажды в разговоре я встретил такое возражение против квантовых компьютеров: мол, там достигаются такие точности измерения величин, что уже может начаться сказываться (гипотетическая) дискретность (прерывистость, зернистость) пространства-времени. То есть предполагается, что пространство и время нельзя дробить до бесконечности, до сколь угодно малых длин и длительностей времени, потому что на каком-то этапе проявится "зернистость". Как предполагается, измерение длин и длительностей с погрешностью меньше 10^(-35) метра и 10^(-44) секунды принципиально невозможно и это связано с квантованием гравитации (которая тесно связана с пространством-временем).
Я тогда ответил, что, во-первых, это пока гипотеза, а во-вторых, и это главное, если в попытке построить квантовый компьютер мы натолкнемся на эффекты квантовой гравитации, то это будет ещё более грандиозное открытие!
Я тогда ответил, что, во-первых, это пока гипотеза, а во-вторых, и это главное, если в попытке построить квантовый компьютер мы натолкнемся на эффекты квантовой гравитации, то это будет ещё более грандиозное открытие!
Но в комментариях у Ааронсона обсуждают не совсем это, но похожие вещи. Обсуждают гипотезу нобелевского лауреата Роджера Пенроуза, которую он описал в своей знаменитой книге "Новый ум короля".
Сейчас считается, что "волшебные" квантовые волновые свойства ("квантовая суперпозиция" - грубо говоря, способность физической системы находиться одновременно во многих состояниях) могут поддерживаться для материи любых масштабов, просто чем больше частиц вовлечено, чем больше общая масса или энергия, тем это делать сложнее и сложнее. Но важно, что нет (неизвестно) фундаментальных ограничений. В 2019 году квантовая суперпозиция продемонстрирована для огромных органических молекул олигопорфиринов, включающих до 2000 атомов. Насколько я знаю, это рекорд на сегодняшний день (или уточните в комментариях).
На картинке: художественное изображение олигопорфиринов (Yaakov Fein, Венский университет). Видимо, художник хотел изобразить, как молекула находится в квантовой суперпозиции: одновременно в двух разных местах:)
Сейчас считается, что "волшебные" квантовые волновые свойства ("квантовая суперпозиция" - грубо говоря, способность физической системы находиться одновременно во многих состояниях) могут поддерживаться для материи любых масштабов, просто чем больше частиц вовлечено, чем больше общая масса или энергия, тем это делать сложнее и сложнее. Но важно, что нет (неизвестно) фундаментальных ограничений. В 2019 году квантовая суперпозиция продемонстрирована для огромных органических молекул олигопорфиринов, включающих до 2000 атомов. Насколько я знаю, это рекорд на сегодняшний день (или уточните в комментариях).
На картинке: художественное изображение олигопорфиринов (Yaakov Fein, Венский университет). Видимо, художник хотел изобразить, как молекула находится в квантовой суперпозиции: одновременно в двух разных местах:)
Так вот Роджер Пенроуз считает что, начиная с какого-то масштаба, а именно при превышении энергии одного гравитона (гипотетической частицы, кванта гравитации) квантовая суперпозиция разрушается, как бы мы ни старались и ни совершенствовали технологии. То есть он считает, что должен быть именно фундаментальный закон разрушения суперпозиции, связанный со всё той же неизвестной квантовой гравитацией.
Кстати, хотя эта гипотеза Пенроуза весьма спорна, благодаря ей книга получилась просто потрясающая! В ней в единый рассказ, завершающийся вот этой гипотезой, увязываются такие интереснейшие вещи, как алгоритмически неразрешимые задачи, знаменитая теорема Гёделя о неполноте формальной арифметики, искусственный разум, черные дыры, возникновение Вселенной, необратимая "стрела времени" и, конечно, парадоксы квантовой механики! Эта книга очень на меня повлияла, о чем я имел удовольствие сказать сэру Роджеру.
Кстати, хотя эта гипотеза Пенроуза весьма спорна, благодаря ей книга получилась просто потрясающая! В ней в единый рассказ, завершающийся вот этой гипотезой, увязываются такие интереснейшие вещи, как алгоритмически неразрешимые задачи, знаменитая теорема Гёделя о неполноте формальной арифметики, искусственный разум, черные дыры, возникновение Вселенной, необратимая "стрела времени" и, конечно, парадоксы квантовой механики! Эта книга очень на меня повлияла, о чем я имел удовольствие сказать сэру Роджеру.
Forwarded from Кот Шрёдингера (Андрей Константинов)
Важнейшая проблема для ближайшей эволюции компьютеров и искусственного интеллекта – это энергия. По данным Международного энергетического агентства, в 2022 году только центры обработки данных пожрали 1,65 млрд гигаджоулей электроэнергии — около 2% мирового потребления. Агентство прогнозирует, что к 2026 году использование энергии центрами обработки данных вырастет еще раза в два — это эквивалентно годовому потреблению энергии развитой европейской страны.
Широкое внедрение ИИ, которое еще по-настоящему и не начиналось, должно очень сильно увеличить потребление электроэнергии, - если, конечно, архитектура компьютеров останется прежней. Ответ на типичный запрос к ChatGPT потребляет 10 килоджоулей — в десять раз больше, чем тратили поисковики.
«Снижение потребления энергии является ключевым фактором развития искусственного интеллекта — в противном случае мы увидим остановку его разработки», — говорят, например, научные сотруднике Intel Labs. Энергетика - это стена, в которую очень скоро упрутся разработчики ИИ, если подход к искусственному интеллекту будет основан просто на масштабировании современных моделей.
Уже в ближайшие годы для центров обработки данных нужно будет строить кластеры, которые будут потреблять десятки гигаватт энергии. Это сравнимо с мощностью самых больших электростанций в мире, - то есть всей энергии какой-нибудь Саяно-Шушенской ГЭС едва хватит на обучение одной супербольшой языковой модели. Недаром Гугл и Амазон срочно пытаются обеспечить свои центры обработки данных ядерной энергией. Это, видимо, станет одной из важных причин скорого возвращения моды на атомную энергию, – никаких возобновляемых источников, по оценкам недавнего исследования, на ИИ-революцию не хватит.
И это я еще даже не начинал ныть про парниковые газы и углеродный след.
Так что же, все пропало? Главных надежд сейчас две: нейроморфные и квантовые компьютеры. Обе технологии находятся на стадии испытания лабораторных образцов, которые показывают очень хорошие результаты в экспериментах, но для ограниченного круга задач.
Нейроморфные процессоры многими чертами своей архитектуры подражают нейросетям нашего мозга, – и, так же, как мозг, потребляют удивительно мало энергии. Например, в компьютерах с традиционной архитектурой очень много энергии тратится на непрерывный обмен данными между памятью и процессором, - а в нейроморфных системах это одно и то же. Нейроморфные процессоры особенно хороши в мобильных устройствах, - там, где требуется потоковая обработка информации в реальном времени.
Квантовые компьютеры тоже показывают чудеса энергоэффективности, – но только там, где квантовые вычисления гораздо эффективней обычных, - а таких задач и алгоритмов пока придумали совсем немного (но очень возможно, что скоро еще напридумывают).
Широкое внедрение ИИ, которое еще по-настоящему и не начиналось, должно очень сильно увеличить потребление электроэнергии, - если, конечно, архитектура компьютеров останется прежней. Ответ на типичный запрос к ChatGPT потребляет 10 килоджоулей — в десять раз больше, чем тратили поисковики.
«Снижение потребления энергии является ключевым фактором развития искусственного интеллекта — в противном случае мы увидим остановку его разработки», — говорят, например, научные сотруднике Intel Labs. Энергетика - это стена, в которую очень скоро упрутся разработчики ИИ, если подход к искусственному интеллекту будет основан просто на масштабировании современных моделей.
Уже в ближайшие годы для центров обработки данных нужно будет строить кластеры, которые будут потреблять десятки гигаватт энергии. Это сравнимо с мощностью самых больших электростанций в мире, - то есть всей энергии какой-нибудь Саяно-Шушенской ГЭС едва хватит на обучение одной супербольшой языковой модели. Недаром Гугл и Амазон срочно пытаются обеспечить свои центры обработки данных ядерной энергией. Это, видимо, станет одной из важных причин скорого возвращения моды на атомную энергию, – никаких возобновляемых источников, по оценкам недавнего исследования, на ИИ-революцию не хватит.
И это я еще даже не начинал ныть про парниковые газы и углеродный след.
Так что же, все пропало? Главных надежд сейчас две: нейроморфные и квантовые компьютеры. Обе технологии находятся на стадии испытания лабораторных образцов, которые показывают очень хорошие результаты в экспериментах, но для ограниченного круга задач.
Нейроморфные процессоры многими чертами своей архитектуры подражают нейросетям нашего мозга, – и, так же, как мозг, потребляют удивительно мало энергии. Например, в компьютерах с традиционной архитектурой очень много энергии тратится на непрерывный обмен данными между памятью и процессором, - а в нейроморфных системах это одно и то же. Нейроморфные процессоры особенно хороши в мобильных устройствах, - там, где требуется потоковая обработка информации в реальном времени.
Квантовые компьютеры тоже показывают чудеса энергоэффективности, – но только там, где квантовые вычисления гораздо эффективней обычных, - а таких задач и алгоритмов пока придумали совсем немного (но очень возможно, что скоро еще напридумывают).
👍2