Өмнөх үеийн тэнгэрийн хаяа - ба түүнээс цааш ...

Тэд нэг талаараа хорт хавдрыг ялан дийлж, цаг агаарыг зөв таамаглаж, цөмийн хайлалтыг эзэмшихэд туслах ёстой. Нөгөөтэйгүүр, дэлхийг сүйрүүлэх эсвэл хүн төрөлхтнийг боолчлох вий гэсэн болгоомжлол бий. Гэсэн хэдий ч одоогийн байдлаар тооцооллын мангасууд агуу сайн ба бүх нийтийн мууг нэгэн зэрэг хийж чадахгүй хэвээр байна.

60-аад онд хамгийн үр ашигтай компьютерууд хүч чадалтай байсан мегафлопууд (секундэд хэдэн сая хөвөгч цэгийн үйлдэл). Боловсруулах хүчин чадалтай анхны компьютер их 1 GFLOPS (гигафлоп) байсан Крэй 2, 1985 онд Cray Research үйлдвэрлэсэн. Боловсруулах хүчин чадалтай анхны загвар 1 TFLOPS-ээс дээш (терафлопс) байсан ASCI Улаан, 1997 онд Intel үүсгэсэн. Эрчим хүч 1 PFLOPS (петафлопс) хүрсэн Замчин, 2008 онд IBM-ээс гаргасан.

Одоогийн тооцоолох хүчин чадал нь Хятадын Sunway TaihuLight-д хамаарах бөгөөд 9 PFLOPS юм.

Таны харж байгаагаар хамгийн хүчирхэг машинууд хэдэн зуун петафлопс хүрч чадаагүй байгаа ч улам бүр нэмэгдсээр байна. exascale системүүдүүнд хүчийг харгалзан үзэх шаардлагатай exaflopsach (EFLOPS), i.e. секундэд 1018 гаруй үйлдэл хийдэг. Гэсэн хэдий ч ийм загварууд нь янз бүрийн түвшний боловсронгуй төслүүдийн шатанд л байна.

БУУРУУЛАЛТ (, секундэд хөвөх цэгийн үйлдлүүд) нь шинжлэх ухааны хэрэглээнд голчлон ашигладаг тооцоолох хүчин чадлын нэгж юм. Энэ нь өмнө нь ашиглагдаж байсан MIPS блокоос илүү уян хатан байдаг бөгөөд энэ нь секундэд процессорын зааврын тоо гэсэн үг юм. Флоп нь SI биш боловч 1/s-ийн нэгж гэж ойлгож болно.

Хорт хавдартай тэмцэхийн тулд танд тусгай хэмжээс хэрэгтэй

Эксафлопс буюу мянган петафлопс нь шилдэг XNUMX суперкомпьютерийг нийлүүлснээс ч илүү юм. Ийм хүчин чадалтай шинэ үеийн машинууд янз бүрийн салбарт нээлт хийнэ гэж эрдэмтэд найдаж байна.

Жишээ нь, хурдацтай хөгжиж буй машин сургалтын технологитой хослуулсан exascale боловсруулах хүч нь эцэст нь туслах ёстой хорт хавдрын кодыг эвдэх. Хорт хавдрыг оношлох, эмчлэхийн тулд эмч нарт байх ёстой мэдээллийн хэмжээ маш их тул энгийн компьютер энэ ажлыг даван туулахад хэцүү байдаг. Хавдрын биопсийн ердийн нэг судалгаагаар 8 сая гаруй хэмжилт хийдэг бөгөөд энэ үеэр эмч нар хавдрын зан байдал, эмийн эмчилгээнд үзүүлэх хариу урвал, өвчтөний биед үзүүлэх нөлөөг шинжилдэг. Энэ бол мэдээллийн жинхэнэ далай юм.

гэж АНУ-ын Эрчим хүчний яамны (DOE) Аргонн лабораторийн Рик Стивенс хэлэв. -

Эрдэмтэд анагаах ухааны судалгааг тооцоолох хүчин чадалтай хослуулан ажиллаж байна CANDLE мэдрэлийн сүлжээний систем (). Энэ нь өвчтөн бүрийн хувийн хэрэгцээнд тохирсон эмчилгээний төлөвлөгөөг урьдчилан таамаглах, боловсруулах боломжийг олгодог. Энэ нь эрдэмтдэд уургийн харилцан үйлчлэлийн молекулын үндсийг ойлгох, эмийн хариу урвалыг урьдчилан таамаглах загваруудыг боловсруулах, эмчилгээний оновчтой стратегийг санал болгоход тусална. Аргонне exascale системүүд нь CANDLE програмыг өнөө үед мэдэгдэж байгаа хамгийн хүчирхэг супер машинуудаас 50-100 дахин хурдан ажиллуулах боломжтой гэж үзэж байна.

Тиймээс бид гайхалтай суперкомпьютер гарч ирэхийг тэсэн ядан хүлээж байна. Гэсэн хэдий ч эхний хувилбарууд нь АНУ-д гарч ирэх албагүй. Мэдээжийн хэрэг, АНУ тэднийг бий болгох уралдаанд оролцож байгаа бөгөөд орон нутгийн засаг захиргаа гэж нэрлэгддэг төсөлд Аврора AMD, IBM, Intel, Nvidia-тай хамтран ажиллаж, гадаадын өрсөлдөгчдөөс түрүүлэхийг эрмэлздэг. Гэхдээ 2021 оноос өмнө ийм зүйл болохгүй гэж үзэж байна. Үүний зэрэгцээ, 2017 оны XNUMX-р сард Хятадын мэргэжилтнүүд гайхалтай загвар бүтээснээ зарлав. Энэ төрлийн тооцооллын нэгжийн бүрэн ажиллагаатай загвар нь - Tianhe-3 - гэхдээ ойрын хэдэн жилдээ бэлэн болно гэдэг юу л бол.

Хятадууд чанга барьж байна

2013 оноос хойш Хятадын бүтээн байгуулалтууд дэлхийн хамгийн хүчирхэг компьютеруудын жагсаалтыг тэргүүлсэн нь баримт юм. Тэрээр олон жилийн турш давамгайлсан Tianhe-2харин одоо далдуу мод нь дурдсанд харьяалагддаг Sunway TaihuLight. Дундад улсын хамгийн хүчирхэг хоёр машин нь АНУ-ын Эрчим хүчний яамны бүх XNUMX супер компьютерээс хамаагүй илүү хүчтэй гэж үздэг.

Америкийн эрдэмтэд мэдээж таван жилийн өмнө барьж байсан тэргүүлэгч байр сууриа эргүүлэн авахыг хүсч байгаа бөгөөд үүнийг хийх боломжийг олгох систем дээр ажиллаж байна. Үүнийг Теннесси мужийн Оак Риджийн үндэсний лабораторид барьж байна. Дээд хэмжээний уулзалт (2), энэ оны сүүлээр ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж буй супер компьютер. Энэ нь Sunway TaihuLight-ийн хүчийг давж гарна. Үүнийг илүү бат бөх, хөнгөн шинэ материалуудыг турших, хөгжүүлэх, акустик долгион ашиглан дэлхийн дотоод хэсгийг дуурайх, орчлон ертөнцийн гарал үүслийг судлах астрофизикийн төслүүдийг дэмжихэд ашиглах болно.

2. Summit суперкомпьютерийн орон зайн төлөвлөгөө

Дээр дурдсан Аргонн үндэсний лабораторид эрдэмтэд удахгүй илүү хурдан төхөөрөмж бүтээхээр төлөвлөж байна. гэж нэрлэдэг A21Гүйцэтгэл нь 200 петафлопс хүрэх төлөвтэй байна.

Япон улс ч суперкомпьютер бүтээх уралдаанд оролцож байна. Хэдийгээр сүүлийн үед АНУ-Хятадын өрсөлдөөнөөс болж бага зэрэг дарагдчихсан ч яг энэ улс л энэ улсыг эхлүүлэхээр төлөвлөж байна. ABKI систем (), 130 петафлоп хүчийг санал болгодог. Япончууд ийм супер компьютерийг хиймэл оюун ухаан (хиймэл оюун ухаан) хөгжүүлэх эсвэл гүнзгий суралцахад ашиглаж болно гэж найдаж байна.

Энэ хооронд Европын парламент Европын холбооны тэрбум еврогийн супер компьютер бүтээхээр дөнгөж сая шийдвэр гаргалаа. Энэхүү тооцоолох мангас нь 2022, 2023 оны зааг дээр манай тивийн судалгааны төвүүдэд ажиллаж эхэлнэ. Машиныг дотор нь барих болно EuroGPC төсөлМөн түүний барилгын ажлыг гишүүн орнууд санхүүжүүлэх тул Польш ч энэ төсөлд оролцох болно. Түүний таамагласан хүчийг ихэвчлэн "урьдчилан exascale" гэж нэрлэдэг.

Одоогийн байдлаар 2017 оны чансааны дагуу дэлхийн хамгийн хурдан таван зуун суперкомпьютерийн тоонд Хятадад 202 ийм машин (40%) байгаа бол Америк 144 (29%) машинтай.

Хятад улс дэлхийн компьютерын 35%-ийг ашигладаг бол АНУ-д 30%-ийг ашигладаг. Жагсаалтын хамгийн их суперкомпьютертэй дараагийн улсууд нь Япон (35 систем), Герман (20), Франц (18), Их Британи (15) юм. Гарал үүслийн улсаас үл хамааран хамгийн хүчирхэг таван зуун суперкомпьютер бүгд Линуксийн өөр өөр хувилбаруудыг ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй ...

Тэд өөрсдөө дизайн хийдэг

Суперкомпьютер нь шинжлэх ухаан, технологийн салбарыг дэмжих үнэ цэнэтэй хэрэгсэл болжээ. Эдгээр нь судлаач, инженерүүдэд биологи, цаг агаар, цаг уурын урьдчилсан мэдээ, астрофизик, цөмийн зэвсэг зэрэг салбарт тогтвортой ахиц дэвшил (заримдаа бүр том үсрэлт) хийх боломжийг олгодог.

Үлдсэн хэсэг нь тэдний хүчнээс хамаарна. Дараагийн хэдэн арван жилд суперкомпьютер ашиглах нь ийм дэвшилтэт дэд бүтцийг ашиглах боломжтой орнуудын эдийн засаг, цэрэг, геополитикийн нөхцөл байдлыг эрс өөрчилж чадна.

Энэ салбар дахь ахиц дэвшил маш хурдацтай байгаа тул шинэ үеийн микропроцессоруудыг зохион бүтээх нь олон тооны хүний ​​нөөцийн хувьд ч хэтэрхий хэцүү болсон. Энэ шалтгааны улмаас дэвшилтэт компьютерийн программ хангамж, суперкомпьютерууд, тэр дундаа "супер" угтвартай компьютерийг хөгжүүлэхэд тэргүүлэх үүрэг гүйцэтгэж байна.

3. Японы супер компьютер

Эмийн компаниуд компьютерийн супер хүчнүүдийн ачаар удахгүй бүрэн ажиллах боломжтой болно асар олон тооны хүний ​​геномыг боловсруулах, төрөл бүрийн өвчнийг эмчлэх шинэ эм, эм бий болгоход туслах амьтан, ургамал.

Засгийн газар суперкомпьютер бүтээхэд маш их хөрөнгө оруулалт хийж байгаагийн өөр нэг шалтгаан (үнэндээ гол шалтгаануудын нэг). Илүү үр ашигтай тээврийн хэрэгсэл нь ирээдүйн цэргийн удирдагчдад аливаа байлдааны нөхцөлд байлдааны тодорхой стратеги боловсруулахад тусалж, илүү үр дүнтэй зэвсгийн системийг хөгжүүлэх боломжийг олгож, болзошгүй аюулыг урьдчилан илрүүлэхэд хууль сахиулах болон тагнуулын байгууллагуудад дэмжлэг үзүүлэх болно.

Тархины симуляцид хангалттай хүч байхгүй

Шинэ суперкомпьютерууд нь бидний удаан хугацааны туршид мэддэг байгалийн супер компьютер болох хүний ​​тархийг тайлахад туслах ёстой.

Олон улсын эрдэмтдийн баг саяхан тархины мэдрэлийн холболтыг загварчлахад чухал шинэ алхам болох алгоритмыг боловсруулжээ. Шинэ алгоритмгүй"Frontiers in Neuroinformatics" сэтгүүлд нийтлэгдсэн нээлттэй хандалтын баримт бичигт тодорхойлсон 100 тэрбум хүний ​​тархины мэдрэлийн эсийг суперкомпьютер дээр загварчлах төлөвтэй байна. ХБНГУ-ын Жулих судалгааны төв, Норвегийн Амьдралын шинжлэх ухааны их сургууль, Аахены их сургууль, Японы RIKEN хүрээлэн, Стокгольм дахь KTH хааны технологийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд энэ ажилд оролцжээ.

2014 оноос хойш ХБНГУ-ын Жулих суперкомпьютерийн төвийн RIKEN болон JUQUEEN супер компьютерууд дээр хүний ​​тархины нейронуудын ойролцоогоор 1%-ийн холболтыг дуурайлган том хэмжээний мэдрэлийн сүлжээний симуляцийг ажиллуулж байна. Яагаад ийм олон юм бэ? Супер компьютерууд тархийг бүхэлд нь дуурайж чадах уу?

Шведийн KTH компанийн Сюзанна Кункел тайлбарлав.

Симуляцийн явцад нейроны үйл ажиллагааны потенциал (богино цахилгаан импульс) нь ойролцоогоор 100 хүнд илгээгдэх ёстой. зангилаа гэж нэрлэгддэг жижиг компьютерууд нь тус бүр нь бодит тооцоолол хийдэг хэд хэдэн процессороор тоноглогдсон байдаг. Зангилаа бүр эдгээр импульсийн аль нь энэ зангилаанд байгаа виртуал мэдрэлийн эсүүдтэй холбоотой болохыг шалгадаг.

4. Нейроны тархины холболтыг загварчлах, i.e. бид зөвхөн аялалын эхэнд байна (1%)

Мэдрэлийн сүлжээний хэмжээ нэмэгдэх тусам эдгээр нэмэлт битүүдэд процессоруудад шаардагдах компьютерийн санах ойн хэмжээ нэмэгддэг нь ойлгомжтой. Хүний тархины бүхэл бүтэн 1%-ийн загварчлалаас хэтрэхийн тулд (4) шаардлагатай XNUMX дахин их санах ой Өнөөдрийн бүх суперкомпьютерт байгаа зүйлээс илүү. Тиймээс зөвхөн ирээдүйн суперкомпьютеруудын хүрээнд бүх тархины симуляцийг олж авах талаар ярих боломжтой. Энд дараагийн үеийн NEST алгоритм ажиллах ёстой.

Дэлхийн ТОП-5 суперкомпьютер

1. Сануэй ТайхуЛайт – 93 онд Хятадын Вуси хотод худалдаанд гарсан 2016 PFLOPS супер компьютер. 2016 оны зургадугаар сараас хойш дэлхийн хамгийн өндөр тооцоолох хүчин чадалтай суперкомпьютеруудын TOP500 жагсаалтыг тэргүүлсэн.

2. Тианхэ-2 (Сүүн зам-2) нь Хятад улсын NUDT () компанийн бүтээсэн 33,86 PFLOPS тооцоолох хүчин чадалтай супер компьютер юм. 2013 оны зургадугаар сараас хойш

2016 оны XNUMX-р сар хүртэл энэ нь дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьютер байсан юм.

3. Pease Dynt - Швейцарийн үндэсний суперкомпьютерийн төвд суурилуулсан Cray-ийн боловсруулсан загвар (). Энэ нь саяхан шинэчлэгдсэн - Nvidia Tesla K20X хурдасгууруудыг Tesla P100 шинэ хурдасгуураар сольсон нь 2017 оны зун тооцоолох хүчийг 9,8-аас 19,6 PFLOPS болгон нэмэгдүүлэх боломжтой болсон.

4. Гёкоу нь ExaScaler болон PEZY Computing нарын бүтээсэн супер компьютер юм. Йокохама геошинжлэх ухааны хүрээлэнгийн Японы Далайн шинжлэх ухаан, технологийн агентлагт (JAMSTEC) байрладаг; Дэлхий симулятортой нэг давхарт. Эрчим хүч: 19,14 PFLOPs.

5. Титан нь Cray Inc-ийн үйлдвэрлэсэн 17,59 PFLOPS супер компьютер юм. 2012 оны 2012-р сард АНУ-ын Оак Рижийн үндэсний лабораторид нээлтээ хийсэн. 2013 оны XNUMX-р сараас XNUMX оны XNUMX-р сар хүртэл Титан дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьютер байсан. Одоогоор тавдугаарт бичигдэж байгаа ч АНУ-ын хамгийн хурдан суперкомпьютер хэвээр байна.

Тэд мөн квант дээр давамгайлахын төлөө өрсөлддөг

IBM ойрын таван жилд уламжлалт цахиурын чип дээр суурилсан супер компьютер биш харин өргөн нэвтрүүлгээ цацаж эхэлнэ гэж үзэж байна. Тус компанийн судлаачдын үзэж байгаагаар квант компьютерийг хэрхэн ашиглаж болохыг тус салбар дөнгөж л ойлгож эхэлж байна. Инженерүүд эдгээр машинуудын анхны томоохон хэрэглээг ердөө таван жилийн дараа нээх төлөвтэй байна.

Квантын компьютерууд гэж нэрлэгддэг тооцоолох нэгжийг ашигладаг kubitem. Энгийн хагас дамжуулагч нь мэдээллийг 1 ба 0 дарааллын хэлбэрээр илэрхийлдэг бол кубит нь квант шинж чанарыг харуулдаг бөгөөд 1 ба 0 гэсэн тооцоог нэгэн зэрэг гүйцэтгэх боломжтой. Энэ нь хоёр кубит нь 1-0, 1-1, 0-1 гэсэн дарааллыг нэгэн зэрэг илэрхийлж чадна гэсэн үг юм. . ., 0-0. Тооцоолох чадвар нь кубит бүрт экспоненциалаар өсдөг тул онолын хувьд ердөө 50 кубит бүхий квант компьютер нь дэлхийн хамгийн хүчирхэг суперкомпьютеруудаас илүү боловсруулах хүчин чадалтай байж болно.

D-Wave Systems аль хэдийн квант компьютер зарж байгаа бөгөөд үүнээс 2 ширхэг байдаг. кубит. Гэсэн хэдий ч D-Wav хуулбаруудe(5) нь маргаантай байна. Хэдийгээр зарим судлаачид тэдгээрийг сайн ашиглаж байсан ч сонгодог компьютерээс илүүгүй хэвээр байгаа бөгөөд зөвхөн тодорхой ангиллын оновчлолын асуудалд хэрэгтэй.

5. D-Wave квант компьютерууд

Хэдэн сарын өмнө Google Quantum AI Lab шинэ 72-кубит квант процессорыг үзүүлжээ. үстэй боргоцой (6). Энэ нь ядаж зарим асуудлыг шийдэхдээ сонгодог суперкомпьютерийг давж гарснаар удахгүй "квант давамгайлал"-д хүрч магадгүй юм. Квант процессор нь ажиллах явцад алдааны түвшин хангалттай бага байгааг харуулж байгаа тохиолдолд энэ нь мэдээллийн технологийн нарийн даалгавар бүхий сонгодог суперкомпьютерээс илүү үр ашигтай байх болно.

6. Bristlecone 72-qubit квант процессор

Дараагийн эгнээнд Google-ийн процессор орсон, учир нь жишээлбэл, 49-р сард Intel өөрийн 50-кубит квант системийг зарлаж, өмнө нь IBM XNUMX-qubit хувилбарыг танилцуулсан. Intel чип, Лоех, бусад талаараа ч шинэлэг юм. Энэ нь хүний ​​тархи хэрхэн сурч, ойлгодогийг дуурайх зориулалттай анхны "нейроморф" нэгдсэн хэлхээ юм. Энэ нь "бүрэн ажиллагаатай" бөгөөд энэ оны сүүлээр судалгааны түншүүдэд ашиглах боломжтой болно.

Гэсэн хэдий ч энэ бол зөвхөн эхлэл, учир нь цахиурын мангасуудтай тэмцэхийн тулд танд z хэрэгтэй. сая кубит. Делфт дэх Нидерландын Техникийн Их Сургуулийн хэсэг эрдэмтэд ийм хэмжээнд хүрэх арга зам бол квант компьютерт цахиур ашиглах явдал гэж найдаж байна, учир нь тэдний гишүүд програмчлагдсан квант процессор бүтээхэд цахиурыг хэрхэн ашиглах талаар шийдлийг олсон.

Нидерландын баг "Nature" сэтгүүлд нийтэлсэн судалгаандаа бичил долгионы энерги ашиглан нэг электроны эргэлтийг хянасан байна. Цахиурт электрон нэгэн зэрэг дээш доош эргэлдэж, түүнийг байрандаа үр дүнтэй барина. Үүнд хүрсэний дараа баг хоёр электроныг хооронд нь холбож, квант алгоритмуудыг ажиллуулахаар программчилсан.

Цахиурын үндсэн дээр бүтээх боломжтой байсан хоёр битийн квант процессор.

Судалгааны зохиогчдын нэг, доктор Том Ватсон ВВС-д тайлбарлав. Хэрэв Ватсон ба түүний баг бүр илүү их электроныг нэгтгэж чадвал бослого гарч болзошгүй. qubit процессоруудЭнэ нь биднийг ирээдүйн квант компьютерт нэг алхам ойртуулна.

- Бүрэн ажиллагаатай квант компьютер бүтээсэн хүн дэлхийг захирна Квантын технологийн үндэсний төвийн ерөнхий судлаач, Сингапурын үндэсний их сургуулийн Манас Мукержи саяхан нэгэн ярилцлагадаа ингэж хэлжээ. Технологийн томоохон компаниуд болон судалгааны лабораториудын хоорондох өрсөлдөөн одоогоор тэрхүү зүйл дээр төвлөрч байна квантын давамгайлал, квант компьютер нь орчин үеийн хамгийн дэвшилтэт компьютеруудын санал болгож чадах бүхнээс илүү тооцоолол хийх боломжтой цэг юм.

Google, IBM, Intel-ийн ололт амжилтын дээрх жишээнүүд нь энэ салбарт АНУ-ын (мөн муж улсын) компаниуд давамгайлж байгааг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч Хятадын Alibaba Cloud саяхан 11 кубитын процессорт суурилсан үүлэн тооцооллын платформыг гаргасан нь эрдэмтэд шинэ квант алгоритмуудыг турших боломжийг олгодог. Энэ нь Хятад улс квантын тооцооллын блокийн салбарт бас лийрийг үнсээр бүрхдэггүй гэсэн үг юм.

Гэсэн хэдий ч квант суперкомпьютер бүтээх оролдлого нь шинэ боломжуудын талаар урам зоригтой төдийгүй маргаан үүсгэдэг.

Хэдэн сарын өмнө Москвад болсон квантын технологийн олон улсын бага хурлын үеэр Оросын квант төвийн ажилтан, мөн Канадын Калгаригийн их сургуулийн физикийн профессор Александр Львовский (7) квант компьютерууд устгах хэрэгсэлүүсгэхгүйгээр.

7. Профессор Александр Львовский

Тэр юу гэсэн үг вэ? Юуны өмнө дижитал аюулгүй байдал. Одоогоор интернетээр дамжуулж буй бүх эмзэг дижитал мэдээллийг сонирхогч этгээдийн хувийн нууцыг хамгаалах үүднээс шифрлэсэн байна. Хакерууд шифрлэлтийг эвдэж энэ өгөгдлийг таслан зогсоох тохиолдлуудыг бид аль хэдийн харсан.

Львовын хэлснээр, квант компьютер гарч ирэх нь кибер гэмт хэрэгтнүүдийн ажлыг хөнгөвчлөх болно. Өнөөдөр мэдэгдэж байгаа ямар ч шифрлэлтийн хэрэгсэл нь жинхэнэ квант компьютерын боловсруулалтын хүчнээс өөрийгөө хамгаалж чадахгүй.

Эмнэлгийн дэвтэр, санхүүгийн мэдээлэл, тэр байтугай засгийн газар, цэргийн байгууллагын нууц зэрэг нь хайруулын тавган дээр байх бөгөөд энэ нь Львовскийн тэмдэглэснээр шинэ технологи нь дэлхийн дэг журмыг бүхэлд нь заналхийлж болзошгүй гэсэн үг юм. Бодит квант суперкомпьютер бүтээх нь бас боломж олгох тул оросуудын айдас үндэслэлгүй гэж бусад шинжээчид үзэж байна. квант криптографийг эхлүүлэх, усташгүй гэж үздэг.

Өөр нэг арга

Уламжлалт компьютерийн технологи, квант системийг хөгжүүлэхээс гадна янз бүрийн төвүүд ирээдүйн супер компьютерийг бүтээх өөр аргууд дээр ажиллаж байна.

Америкийн DARPA агентлаг компьютерийн дизайны өөр шийдлүүдийн зургаан төвийг санхүүжүүлдэг. Орчин үеийн машинуудад ашигладаг архитектурыг уламжлалт байдлаар нэрлэдэг фон Нейманы архитектурӨө, тэр аль хэдийн далан настай. Батлан ​​хамгаалах байгууллагын их сургуулийн судлаачдад үзүүлэх дэмжлэг нь урьд өмнө байгаагүй их хэмжээний мэдээлэлтэй ажиллах ухаалаг арга барилыг хөгжүүлэх зорилготой юм.

Буфер ба параллель тооцоолол Эдгээр багууд дээр ажиллаж байгаа шинэ аргуудын зарим жишээг энд оруулав. Өөр ADA () нь модуль бүхий CPU болон санах ойн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг эх хавтан дээр холбох асуудлыг шийдэхийн оронд нэг угсралт болгон хувиргах замаар програмын хөгжүүлэлтийг хялбаршуулдаг.

Өнгөрсөн жил Их Британи, Оросын судлаачдын баг энэ төрлийг амжилттай харуулсан "Шидэт тоос"үүнээс тэд бүрддэг гэрэл ба бодис - эцсийн дүндээ "гүйцэтгэлээрээ" хамгийн хүчирхэг суперкомпьютерээс ч илүү.

Их Британийн Кембриж, Саутхэмптон, Кардиффын их сургуулиуд болон Оросын Сколково хүрээлэнгийн эрдэмтэд квант бөөмсийг ашигласан байна. поляритонуудүүнийг гэрэл болон материйн хоорондох зүйл гэж тодорхойлж болно. Энэ бол компьютерийн тооцоололд цоо шинэ хандлага юм. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар энэ нь биологи, санхүү, сансрын аялал зэрэг янз бүрийн салбарт одоогоор шийдэгдээгүй асуултуудыг шийдвэрлэх чадвартай шинэ төрлийн компьютерийн үндэс суурь болж чадна. Судалгааны үр дүнг Nature Materials сэтгүүлд нийтэлжээ.

Өнөөгийн суперкомпьютерууд асуудлын багахан хэсгийг л шийдэж чадна гэдгийг санаарай. Хэдийгээр таамагласан квант компьютер ч гэсэн эцэст нь бүтээгдсэн бол хамгийн нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэх квадрат хурдыг өгөх болно. Энэ хооронд галли, хүнцэл, индий, хөнгөн цагаан атомын давхаргыг лазер туяагаар идэвхжүүлснээр "үлгийн тоос" үүсгэдэг туйлшралууд үүсдэг.

Эдгээр давхаргууд дахь электронууд нь тодорхой өнгийн гэрлийг шингээж, ялгаруулдаг. Поляритон нь электроноос арван мянга дахин хөнгөн бөгөөд материйн шинэ төлөвийг бий болгох хангалттай нягтралд хүрч чаддаг. Бозе-Эйнштейн конденсат (найман). Түүний доторх поляритонуудын квант фазууд синхрончлогдсон бөгөөд нэг макроскоп квант объектыг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг фотолюминесценцийн хэмжилтээр илрүүлж болно.

8. Бозе-Эйнштейний конденсатыг харуулсан зураг

Энэ төлөвт поляритон конденсат нь квант компьютерийг тайлбарлахдаа бидний дурдсан оновчлолын асуудлыг qubit-д суурилсан процессоруудаас хамаагүй илүү үр дүнтэй шийдэж чаддаг болох нь харагдаж байна. Англи-Оросын судалгааны зохиогчид поляритонууд конденсацлах тусам тэдгээрийн квант фазууд нь нарийн төвөгтэй функцийн үнэмлэхүй минимумд тохирсон тохиргоонд байрладаг болохыг харуулсан.

"Бид нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд туйлширсан талбайн боломжийг судлах эхлэлд байна" гэж Nature Materials-ийн хамтран зохиогч Проф. Павлос Лагоудакис, Саутхэмптоны их сургуулийн Гибрид фотоникийн лабораторийн эрхлэгч. "Бид одоогоор үндсэн боловсруулалтын хүчийг туршихын зэрэгцээ төхөөрөмжөө хэдэн зуун зангилаа болгон өргөжүүлж байна."

Гэрэл ба материйн нарийн квант фазын ертөнцөөс хийсэн эдгээр туршилтуудад квант процессорууд хүртэл болхи, бодит байдалтай нягт холбоотой мэт санагддаг. Эрдэмтэд маргаашийн супер компьютер, нөгөөдөрийн машинууд дээр ажиллаад зогсохгүй нөгөөдөр юу болохыг төлөвлөж байна.

Энэ үед exascale-д хүрэх нь нэлээд хэцүү байх болно, дараа нь та флоп масштабын дараагийн үе шатуудын талаар бодох болно (9). Таны таамаглаж байсанчлан процессор болон санах ой нэмэх нь хангалтгүй юм. Эрдэмтэд итгэх юм бол ийм хүчирхэг тооцоолох хүчин чадалд хүрэх нь хорт хавдрыг тайлах, одон орны өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийх гэх мэт бидэнд мэдэгдэж буй томоохон асуудлуудыг шийдвэрлэх боломжийг олгоно.

9. Суперкомпьютерийн ирээдүй

Асуултыг хариулттай нь тааруулна уу

Дараа нь юу юм бэ?

За, квант компьютерийн хувьд тэдгээрийг юунд ашиглах вэ гэсэн асуулт гарч ирдэг. Хуучин хэллэгээр бол компьютер түүнгүйгээр байхгүй асуудлыг шийддэг. Тиймээс бид эхлээд эдгээр футурист супер машинуудыг бүтээх хэрэгтэй байх. Дараа нь асуудал өөрөө үүснэ.

Квантын компьютер ямар салбарт хэрэг болох вэ?

Хиймэл оюун. AI () нь туршлагаас суралцах зарчмаар ажилладаг бөгөөд энэ нь санал хүсэлт хүлээн авах тусам компьютерийн програм "ухаалаг" болох хүртэл илүү нарийвчлалтай болдог. Санал хүсэлт нь хэд хэдэн боломжит хувилбаруудын магадлалын тооцоонд суурилдаг. Жишээлбэл, Lockheed Martin өөрийн D-Wave квант компьютерийг сонгодог компьютерт дэндүү төвөгтэй автомат жолоодлогын программ хангамжийг туршихаар төлөвлөж байгаа бөгөөд Google нь автомашиныг тэмдэглэгээнээс ялгах программ хангамжийг бүтээхэд квант компьютер ашиглаж байгааг бид аль хэдийн мэдэж байгаа.

Молекулын загварчлал. Квантын компьютерын ачаар химийн урвалын оновчтой тохиргоог хайж, молекулын харилцан үйлчлэлийг үнэн зөв загварчлах боломжтой болно. Квантын хими нь маш нарийн төвөгтэй тул орчин үеийн дижитал компьютерууд зөвхөн хамгийн энгийн молекулуудыг шинжилж чаддаг. Химийн урвалууд нь бие биентэйгээ давхцаж, маш их орооцолдсон квант төлөвүүдийг үүсгэдэг учир квант шинж чанартай байдаг тул бүрэн хөгжсөн квант компьютерууд нь хамгийн төвөгтэй процессуудыг ч хялбархан үнэлж чаддаг. Google-д энэ чиглэлээр аль хэдийн бүтээн байгуулалтууд бий - тэд устөрөгчийн молекулыг загварчилсан. Үүний үр дүнд нарны зайнаас авахуулаад эм тариа хүртэл илүү үр ашигтай бүтээгдэхүүн гарна.

Криптограф. Өнөөдөр аюулгүй байдлын систем нь үр ашигтай анхдагч үеийнхээс хамаардаг. Боломжит бүх хүчин зүйлийг хайж олох замаар дижитал компьютерийн тусламжтайгаар үүнийг хийх боломжтой боловч үүнийг хийхэд маш их цаг хугацаа шаардагддаг нь "код задлах" үйлдлийг зардал ихтэй бөгөөд боломжгүй болгодог. Үүний зэрэгцээ квант компьютерууд үүнийг дижитал машинуудаас илүү үр дүнтэйгээр хийх боломжтой бөгөөд энэ нь өнөөгийн аюулгүй байдлын аргууд удахгүй хуучирна гэсэн үг юм. Мөн квантын орооцолдлын нэг чиглэлтэй шинж чанарыг ашиглахын тулд ирээдүйтэй квант шифрлэлтийн аргууд бий. Хотын даяарх сүлжээг хэд хэдэн оронд аль хэдийн харуулсан бөгөөд Хятадын эрдэмтэд тойрог замд эргэлдэж буй "квант" хиймэл дагуулаас орооцолдсон фотонуудыг гурван тусдаа суурь станц руу буцаан дэлхий рүү амжилттай илгээж байгаагаа саяхан зарлав.

Санхүүгийн загварчлал. Орчин үеийн зах зээл бол хамгийн төвөгтэй системүүдийн нэг юм. Тэдгээрийг тайлбарлах, хянах шинжлэх ухаан, математикийн аппаратыг боловсруулсан боловч шинжлэх ухааны салбаруудын үндсэн ялгаанаас шалтгаалан ийм үйл ажиллагааны үр нөлөө хангалтгүй хэвээр байна: туршилт хийх хяналттай орчин байдаггүй. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд хөрөнгө оруулагчид болон шинжээчид квант тооцоололд хандсан. Нэн даруй ашиг тусын нэг нь квант компьютерт байдаг санамсаргүй байдал нь санхүүгийн зах зээлийн стохастик шинж чанартай нийцэж байгаа явдал юм. Хөрөнгө оруулагчид ихэвчлэн санамсаргүй байдлаар үүсгэгдсэн маш олон хувилбарын үр дүнгийн хуваарилалтыг үнэлэхийг хүсдэг.

Цаг агаарын урьдчилсан мэдээ. NOAA-ийн ахлах эдийн засагч Родни Ф.Вейхэр АНУ-ын ДНБ-ий бараг 30% (6 их наяд доллар) цаг агаарын байдлаас шууд болон шууд бусаар хамааралтай гэж мэдэгджээ. хүнсний үйлдвэрлэл, тээвэрлэлт, жижиглэнгийн худалдаанд зориулагдсан. Тиймээс аураг илүү сайн урьдчилан таамаглах чадвар нь байгалийн гамшгаас хамгаалахад илүү урт хугацаа зарцуулахаас гадна олон салбарт маш их хэрэгтэй болно. Их Британийн цаг уурын үндэсний алба болох Met Office нь 2020 оноос хойш шийдвэрлэх шаардлагатай эрчим хүч, өргөтгөх чадварын хэрэгцээг хангахын тулд ийм шинэлэг зүйлд хөрөнгө оруулалт хийж эхэлсэн бөгөөд өөрийн өндөр хэмжээний тооцооллын хэрэгцээний тайланг нийтэлжээ.

Бөөмийн физик. Хатуу бөөмийн физикийн загварууд нь ихэвчлэн маш нарийн төвөгтэй, нарийн төвөгтэй шийдлүүд бөгөөд тоон симуляцид маш их тооцоолох цаг шаарддаг. Энэ нь тэдгээрийг квантын тооцоололд хамгийн тохиромжтой болгодог бөгөөд эрдэмтэд үүнийг аль хэдийн ашигласан байна. Инсбрукийн их сургуулийн судлаачид болон Квантын оптик ба квант мэдээллийн хүрээлэнгийн (IQOQI) саяхан энэхүү симуляцийг гүйцэтгэхийн тулд програмчлагдсан квант системийг ашигласан байна. Nature сэтгүүлд гарсан нийтлэлд дурдсанаар тус бүлэг нь аливаа компьютерийн тооцооллын үндсэн алхам болох логик үйлдлүүдийг ионууд гүйцэтгэдэг квант компьютерын энгийн хувилбарыг ашигласан байна. Симуляци нь тайлбарласан физикийн бодит туршилтуудтай бүрэн нийцэж байгааг харуулсан. гэж онолын физикч Питер Золлер хэлэв. -