पूर्वीचे क्षितिज - आणि पलीकडे ...

एकीकडे, त्यांनी आम्हाला कर्करोगाचा पराभव करण्यात, हवामानाचा अचूक अंदाज वर्तवण्यात आणि न्यूक्लियर फ्यूजन करण्यात मदत केली पाहिजे. दुसरीकडे, ते जागतिक विनाश घडवून आणतील किंवा मानवतेला गुलाम बनवतील अशी भीती आहे. या क्षणी, तथापि, संगणकीय राक्षस एकाच वेळी महान चांगले आणि सार्वत्रिक वाईट करू शकत नाहीत.

60 च्या दशकात, सर्वात कार्यक्षम संगणकांमध्ये शक्ती होती मेगाफ्लॉप (प्रति सेकंद लाखो फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशन्स). प्रक्रिया शक्ती असलेला पहिला संगणक उच्च 1 GFLOPS (gigaflops) होते क्रे २, 1985 मध्ये क्रे रिसर्चद्वारे निर्मित. प्रक्रिया शक्ती असलेले पहिले मॉडेल 1 TFLOPS वर (टेराफ्लॉप) होते ASCI रेड, 1997 मध्ये इंटेलने तयार केले. पॉवर 1 पीएफएलओपीएस (पेटाफ्लॉप्स) गाठली रोडरनर, 2008 मध्ये IBM ने जारी केले.

सध्याचा संगणकीय पॉवर रेकॉर्ड चायनीज सनवे ताइहुलाइटचा आहे आणि तो 9 पीएफएलओपीएस आहे.

जरी, आपण पाहू शकता की, सर्वात शक्तिशाली मशीन अद्याप शेकडो पेटाफ्लॉप्सपर्यंत पोहोचल्या नाहीत, अधिकाधिक exascale प्रणालीज्यामध्ये शक्ती विचारात घेणे आवश्यक आहे exaflopsach (EFLOPS), i.e. प्रति सेकंद सुमारे 1018 पेक्षा जास्त ऑपरेशन्स. तथापि, अशा डिझाईन्स अजूनही अत्याधुनिकतेच्या विविध स्तरांच्या प्रकल्पांच्या टप्प्यावर आहेत.

कपात (, फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशन्स प्रति सेकंद) हे संगणकीय शक्तीचे एकक आहे जे प्रामुख्याने वैज्ञानिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाते. हे पूर्वी वापरलेल्या MIPS ब्लॉकपेक्षा अधिक बहुमुखी आहे, म्हणजे प्रति सेकंद प्रोसेसर सूचनांची संख्या. फ्लॉप एक SI नाही, परंतु 1/s चे एकक म्हणून त्याचा अर्थ लावला जाऊ शकतो.

कर्करोगासाठी तुम्हाला एक्सास्केल आवश्यक आहे

एक्झाफ्लॉप्स, किंवा हजार पेटाफ्लॉप्स, सर्व शीर्ष XNUMX सुपरकॉम्प्युटर्सपेक्षा जास्त आहेत. शास्त्रज्ञांना आशा आहे की अशा शक्ती असलेल्या नवीन पिढीतील मशीन्स विविध क्षेत्रात प्रगती घडवून आणतील.

वेगाने विकसित होणाऱ्या मशीन लर्निंग तंत्रज्ञानासह एक्सास्केल प्रोसेसिंग पॉवरने मदत केली पाहिजे, उदाहरणार्थ, शेवटी कर्करोग कोड क्रॅक करा. कर्करोगाचे निदान आणि उपचार करण्यासाठी डॉक्टरांकडे किती डेटा असणे आवश्यक आहे ते इतके मोठे आहे की सामान्य संगणकांना हे कार्य हाताळणे कठीण आहे. ठराविक सिंगल ट्यूमर बायोप्सी अभ्यासामध्ये, 8 दशलक्षाहून अधिक मोजमाप घेतले जातात, ज्या दरम्यान डॉक्टर ट्यूमरच्या वर्तनाचे विश्लेषण करतात, औषधीय उपचारांना त्याचा प्रतिसाद आणि रुग्णाच्या शरीरावर होणारा परिणाम. हा डेटाचा खरा महासागर आहे.

यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (DOE) अर्गोन प्रयोगशाळेचे रिक स्टीव्हन्स म्हणाले. -

वैद्यकीय संशोधनाला संगणकीय शक्तीशी जोडून, ​​शास्त्रज्ञ काम करत आहेत मेणबत्ती न्यूरल नेटवर्क सिस्टम (). हे तुम्हाला प्रत्येक रुग्णाच्या वैयक्तिक गरजांनुसार तयार केलेली उपचार योजना अंदाज आणि विकसित करण्यास अनुमती देते. हे शास्त्रज्ञांना मुख्य प्रथिनांच्या परस्परसंवादाचा आण्विक आधार समजून घेण्यास मदत करेल, औषधांच्या प्रतिक्रियेचे भविष्यसूचक मॉडेल विकसित करेल आणि इष्टतम उपचार धोरण सुचवेल. अर्गोनचा असा विश्वास आहे की एक्सास्केल सिस्टम आज ज्ञात असलेल्या सर्वात शक्तिशाली सुपरमशीन्सपेक्षा 50 ते 100 पट वेगाने CANDLE ऍप्लिकेशन चालवण्यास सक्षम असतील.

म्हणून, आम्ही एक्सास्केल सुपर कॉम्प्युटरच्या देखाव्याची वाट पाहत आहोत. तथापि, पहिल्या आवृत्त्या यूएसमध्ये दिसतीलच असे नाही. अर्थात, यूएस त्यांना तयार करण्याच्या शर्यतीत आहे, आणि स्थानिक सरकार म्हणून ओळखल्या जाणार्या प्रकल्पात अरोरा AMD, IBM, Intel आणि Nvidia सह सहकार्य करते, परदेशी प्रतिस्पर्ध्यांपेक्षा पुढे जाण्याचा प्रयत्न करते. तथापि, 2021 पूर्वी असे होणे अपेक्षित नाही. दरम्यान, जानेवारी 2017 मध्ये, चीनी तज्ञांनी एक्सास्केल प्रोटोटाइप तयार करण्याची घोषणा केली. या प्रकारच्या संगणकीय युनिटचे पूर्णतः कार्य करणारे मॉडेल − आहे तियानहे -3 - तथापि, पुढील काही वर्षांत ते तयार होण्याची शक्यता नाही.

चिनी घट्ट धरतात

वस्तुस्थिती अशी आहे की 2013 पासून, चिनी घडामोडींनी जगातील सर्वात शक्तिशाली संगणकांच्या यादीत अव्वल स्थान पटकावले आहे. त्याने वर्षानुवर्षे वर्चस्व गाजवले तियानहे -2आणि आता हस्तरेखा नमूद केलेल्या मालकीची आहे सॅनवे ताइहलाइट. असे मानले जाते की मध्य साम्राज्यातील ही दोन सर्वात शक्तिशाली मशीन यूएस ऊर्जा विभागातील सर्व एकवीस सुपर कॉम्प्युटरपेक्षा खूप शक्तिशाली आहेत.

अमेरिकन शास्त्रज्ञांना, अर्थातच, त्यांनी पाच वर्षांपूर्वी घेतलेले अग्रगण्य स्थान पुन्हा मिळवायचे आहे आणि ते अशा प्रणालीवर काम करत आहेत जे त्यांना हे करण्यास अनुमती देईल. हे टेनेसी येथील ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरीमध्ये बांधले जात आहे. शिखर (2), एक सुपर कॉम्प्युटर या वर्षाच्या अखेरीस सुरू होणार आहे. हे सनवे ताइहुलाइटच्या शक्तीला मागे टाकते. याचा उपयोग मजबूत आणि हलक्या असलेल्या नवीन सामग्रीची चाचणी आणि विकास करण्यासाठी, ध्वनिक लहरींचा वापर करून पृथ्वीच्या आतील भागाचे अनुकरण करण्यासाठी आणि विश्वाच्या उत्पत्तीचा शोध घेणाऱ्या खगोल भौतिकशास्त्र प्रकल्पांना समर्थन देण्यासाठी केला जाईल.

2. समिट सुपर कॉम्प्युटरची अवकाशीय योजना

नमूद केलेल्या अर्गोन नॅशनल लॅबोरेटरीमध्ये, शास्त्रज्ञ लवकरच आणखी वेगवान उपकरण तयार करण्याची योजना आखत आहेत. म्हणून ओळखले A21कामगिरी 200 petaflops पर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे.

सुपर कॉम्प्युटरच्या शर्यतीत जपानही भाग घेत आहे. यूएस-चीन शत्रुत्वामुळे अलीकडे काहीसे झाकोळले गेले असले तरी, हा देश आहे जो लॉन्च करण्याची योजना आखत आहे. ABKI प्रणाली (), 130 petaflops पॉवर ऑफर करत आहे. जपानी लोकांना आशा आहे की अशा सुपर कॉम्प्युटरचा वापर एआय (कृत्रिम बुद्धिमत्ता) किंवा सखोल शिक्षण विकसित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

दरम्यान, युरोपियन संसदेने नुकताच EU अब्ज युरोचा सुपर कॉम्प्युटर तयार करण्याचा निर्णय घेतला आहे. हा संगणकीय राक्षस 2022 आणि 2023 च्या शेवटी आपल्या खंडातील संशोधन केंद्रांसाठी त्याचे कार्य सुरू करेल. मशिन आत बांधली जाईल युरोजीपीसी प्रकल्पआणि त्याचे बांधकाम सदस्य राष्ट्रांद्वारे वित्तपुरवठा केला जाईल - त्यामुळे पोलंड देखील या प्रकल्पात सहभागी होईल. त्याची अंदाजित शक्ती सामान्यतः "प्री-एक्सॅस्केल" म्हणून ओळखली जाते.

आतापर्यंत, 2017 च्या क्रमवारीनुसार, जगातील पाचशे सर्वात वेगवान सुपरकॉम्प्युटरपैकी, चीनकडे अशा 202 मशीन्स (40%), तर अमेरिकेकडे 144 (29%) आहेत.

अमेरिकेतील 35% च्या तुलनेत चीन जगातील 30% संगणकीय शक्ती वापरतो. या यादीत सर्वाधिक सुपर कॉम्प्युटर असलेले पुढील देश जपान (३५ प्रणाली), जर्मनी (२०), फ्रान्स (१८) आणि यूके (१५) आहेत. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की, मूळ देशाचा विचार न करता, सर्व पाचशे सर्वात शक्तिशाली सुपर कॉम्प्युटर लिनक्सच्या विविध आवृत्त्या वापरतात ...

ते स्वतः डिझाइन करतात

सुपरकॉम्प्युटर हे आधीच विज्ञान आणि तंत्रज्ञान उद्योगांना आधार देणारे एक मौल्यवान साधन आहे. ते संशोधक आणि अभियंत्यांना जीवशास्त्र, हवामान आणि हवामान अंदाज, खगोल भौतिकशास्त्र आणि आण्विक शस्त्रे यासारख्या क्षेत्रांमध्ये स्थिर प्रगती करण्यास (आणि काहीवेळा मोठी झेप घेण्यास देखील सक्षम करतात).

उर्वरित त्यांच्या शक्तीवर अवलंबून आहे. पुढील दशकांमध्ये, सुपर कॉम्प्युटरचा वापर अशा प्रकारच्या अत्याधुनिक पायाभूत सुविधांमध्ये प्रवेश असलेल्या देशांच्या आर्थिक, लष्करी आणि भू-राजकीय परिस्थितीत लक्षणीय बदल करू शकतो.

या क्षेत्रातील प्रगती इतकी वेगवान आहे की मायक्रोप्रोसेसरच्या नवीन पिढ्यांचे डिझाइन असंख्य मानवी संसाधनांसाठी देखील खूप कठीण झाले आहे. या कारणास्तव, प्रगत संगणक सॉफ्टवेअर आणि सुपरकॉम्प्यूटर्स "सुपर" उपसर्ग असलेल्या संगणकांच्या विकासामध्ये वाढत्या प्रमाणात आघाडीची भूमिका बजावत आहेत.

3. जपानी सुपर कॉम्प्युटर

संगणकीय महासत्तेमुळे फार्मास्युटिकल कंपन्या लवकरच पूर्णपणे कार्य करू शकतील मोठ्या संख्येने मानवी जीनोमवर प्रक्रिया करणे, प्राणी आणि वनस्पती जे विविध रोगांसाठी नवीन औषधे आणि उपचार तयार करण्यात मदत करतील.

आणखी एक कारण (खरेतर मुख्य कारणांपैकी एक) सरकार सुपरकॉम्प्युटरच्या विकासासाठी इतकी गुंतवणूक का करत आहे. अधिक कार्यक्षम वाहने भविष्यातील लष्करी नेत्यांना कोणत्याही लढाऊ परिस्थितीत स्पष्ट लढाऊ रणनीती विकसित करण्यात मदत करतील, अधिक प्रभावी शस्त्रास्त्र प्रणाली विकसित करण्यास परवानगी देतील आणि कायद्याची अंमलबजावणी आणि गुप्तचर संस्थांना संभाव्य धोके आधीच ओळखण्यात मदत करतील.

मेंदूच्या सिम्युलेशनसाठी पुरेशी शक्ती नाही

नवीन सुपरकॉम्प्युटरने आपल्याला बर्याच काळापासून ज्ञात असलेल्या नैसर्गिक सुपर कॉम्प्युटरचा उलगडा करण्यास मदत केली पाहिजे - मानवी मेंदू.

शास्त्रज्ञांच्या एका आंतरराष्ट्रीय संघाने अलीकडेच एक अल्गोरिदम विकसित केला आहे जो मेंदूच्या न्यूरल कनेक्शनच्या मॉडेलिंगमध्ये एक महत्त्वाचा नवीन टप्पा दर्शवतो. नवीन अल्गोरिदम नाही, फ्रंटियर्स इन न्यूरोइन्फॉरमॅटिक्स मध्ये प्रकाशित केलेल्या ओपन ऍक्सेस पेपरमध्ये वर्णन केले आहे, सुपर कॉम्प्युटरवर 100 अब्ज परस्पर जोडलेले मानवी मेंदू न्यूरॉन्सचे अनुकरण करणे अपेक्षित आहे. जर्मन संशोधन केंद्र जुलिच, नॉर्वेजियन युनिव्हर्सिटी ऑफ लाइफ सायन्सेस, आचेन विद्यापीठ, जपानी RIKEN संस्था आणि स्टॉकहोममधील केटीएच रॉयल इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीचे शास्त्रज्ञ या कामात सहभागी होते.

2014 पासून, मानवी मेंदूतील अंदाजे 1% न्यूरॉन्सच्या कनेक्शनचे अनुकरण करून, जर्मनीतील ज्युलिच सुपरकॉम्प्युटिंग सेंटरमध्ये RIKEN आणि JUQUEEN सुपरकॉम्प्युटरवर मोठ्या प्रमाणात न्यूरल नेटवर्क सिम्युलेशन चालू आहेत. फक्त इतकेच का? सुपर कॉम्प्युटर संपूर्ण मेंदूचे अनुकरण करू शकतात का?

स्वीडिश कंपनी KTH मधील सुझैन कुंकेल स्पष्ट करतात.

सिम्युलेशन दरम्यान, न्यूरॉन अॅक्शन पोटेंशिअल (लहान विद्युत आवेग) अंदाजे सर्व 100 लोकांना पाठवणे आवश्यक आहे. नोड्स नावाचे छोटे कॉम्प्युटर, प्रत्येकामध्ये अनेक प्रोसेसर असतात जे वास्तविक गणना करतात. प्रत्येक नोड या नोडमध्ये अस्तित्वात असलेल्या आभासी न्यूरॉन्सशी यापैकी कोणते आवेग संबंधित आहेत हे तपासते.

4. न्यूरॉन्सच्या मेंदूच्या कनेक्शनचे मॉडेलिंग, म्हणजे. आम्ही फक्त प्रवासाच्या सुरुवातीला आहोत (1%)

साहजिकच, प्रत्येक न्यूरॉनसाठी या अतिरिक्त बिट्ससाठी प्रोसेसरला आवश्यक असलेल्या संगणक मेमरीचे प्रमाण न्यूरल नेटवर्कच्या आकारानुसार वाढते. संपूर्ण मानवी मेंदूच्या 1% सिम्युलेशनच्या पलीकडे जाण्यासाठी (4) आवश्यक आहे XNUMX पट जास्त मेमरी आज सर्व सुपरकॉम्प्युटरमध्ये जे उपलब्ध आहे त्यापेक्षा. म्हणूनच, भविष्यातील एक्सास्केल सुपर कॉम्प्युटरच्या संदर्भात संपूर्ण मेंदूचे सिम्युलेशन मिळवण्याबद्दल बोलणे शक्य होईल. पुढील पिढीचे NEST अल्गोरिदम येथे कार्य करेल.

जगातील टॉप-5 सुपर कॉम्प्युटर

1. Sanway TaihuLight - चीनमधील वूशी येथे 93 मध्ये एक 2016 PFLOPS सुपर कॉम्प्युटर लाँच करण्यात आला. जून 2016 पासून, जगातील सर्वोच्च संगणकीय शक्ती असलेल्या सुपरकॉम्प्युटरच्या TOP500 यादीत ते अव्वल स्थानावर आहे.

2. Tianhe-2 (मिल्की वे-2) चीनमध्ये NUDT () द्वारे निर्मित 33,86 PFLOPS ची संगणकीय शक्ती असलेला एक सुपर कॉम्प्युटर आहे. जून 2013 पासून

जून 2016 पर्यंत, हा जगातील सर्वात वेगवान सुपरकॉम्प्युटर होता.

3. मटार Dynt - स्विस नॅशनल सुपरकॉम्प्युटिंग सेंटर () येथे स्थापित क्रेने विकसित केलेले डिझाइन. हे नुकतेच अपग्रेड केले गेले - Nvidia Tesla K20X प्रवेगक नवीन टेस्ला P100 ने बदलले गेले, ज्यामुळे 2017 च्या उन्हाळ्यात संगणकीय शक्ती 9,8 वरून 19,6 PFLOPS पर्यंत वाढवणे शक्य झाले.

4. Gyokou ExaScaler आणि PEZY Computing द्वारे विकसित केलेला सुपर कॉम्प्युटर आहे. योकोहामा इन्स्टिट्यूट ऑफ जिओसाइन्सेसच्या जपान एजन्सी फॉर मरीन सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (JAMSTEC) येथे स्थित; पृथ्वी सिम्युलेटर सारख्याच मजल्यावर. पॉवर: 19,14 PFLOPs.

5. टायटॅनियम क्रे इंक द्वारे निर्मित 17,59 PFLOPS सुपर कॉम्प्युटर आहे. आणि ऑक्टोबर 2012 मध्ये युनायटेड स्टेट्समधील ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरीमध्ये लॉन्च केले गेले. नोव्हेंबर 2012 ते जून 2013 पर्यंत, टायटन हा जगातील सर्वात वेगवान सुपर कॉम्प्युटर होता. तो सध्या पाचव्या स्थानावर आहे, परंतु तरीही तो यूएसमधील सर्वात वेगवान सुपर कॉम्प्युटर आहे.

ते क्वांटममध्ये वर्चस्वासाठी देखील स्पर्धा करतात

येत्या पाच वर्षांत पारंपारिक सिलिकॉन चिप्सवर आधारित सुपरकॉम्प्युटर नव्हे, तर त्याचे प्रसारण सुरू होईल, असा विश्वास आयबीएमला आहे. कंपनीच्या संशोधकांच्या म्हणण्यानुसार, क्वांटम संगणक कसे वापरता येतील हे उद्योग नुकतेच समजू लागले आहे. अभियंत्यांनी या मशीन्ससाठी फक्त पाच वर्षांत पहिले मोठे ऍप्लिकेशन शोधण्याची अपेक्षा आहे.

क्वांटम संगणक हे संगणकीय एकक वापरतात ज्याला म्हणतात कुबिटेम. सामान्य अर्धसंवाहक 1 आणि 0 च्या अनुक्रमांच्या स्वरूपात माहितीचे प्रतिनिधित्व करतात, तर qubits क्वांटम गुणधर्म प्रदर्शित करतात आणि एकाच वेळी 1 आणि 0 म्हणून गणना करू शकतात. याचा अर्थ असा की दोन qubits एकाच वेळी 1-0, 1-1, 0-1 चे अनुक्रम दर्शवू शकतात. . ., 0-0. संगणकीय शक्ती प्रत्येक क्यूबिटसह वेगाने वाढते, त्यामुळे सैद्धांतिकदृष्ट्या केवळ 50 क्यूबिट्स असलेल्या क्वांटम संगणकामध्ये जगातील सर्वात शक्तिशाली सुपरकॉम्प्युटरपेक्षा अधिक प्रक्रिया शक्ती असू शकते.

D-Wave Systems आधीच क्वांटम संगणक विकत आहे, त्यापैकी 2 असल्याचे सांगितले जाते. qubits तथापि डी-वाव्ह प्रतीe(5) वादातीत आहेत. जरी काही संशोधकांनी त्यांचा चांगला उपयोग केला आहे, तरीही त्यांनी शास्त्रीय संगणकांपेक्षा जास्त कामगिरी केलेली नाही आणि ते केवळ ऑप्टिमायझेशन समस्यांच्या विशिष्ट वर्गांसाठी उपयुक्त आहेत.

5. डी-वेव्ह क्वांटम संगणक

काही महिन्यांपूर्वी, Google Quantum AI लॅबने नवीन 72-qubit क्वांटम प्रोसेसर दाखवला होता. ब्रिस्टल शंकू (6). शास्त्रीय सुपरकॉम्प्युटरला मागे टाकून ते लवकरच "क्वांटम वर्चस्व" प्राप्त करू शकते, निदान काही समस्या सोडवण्याच्या बाबतीत. जेव्हा क्वांटम प्रोसेसर ऑपरेशनमध्ये पुरेसा कमी त्रुटी दर दर्शवितो, तेव्हा ते चांगल्या-परिभाषित IT कार्यासह शास्त्रीय सुपरकॉम्प्युटरपेक्षा अधिक कार्यक्षम असू शकते.

6. Bristlecone 72 qubit क्वांटम प्रोसेसर

पुढच्या ओळीत Google प्रोसेसर होता, कारण जानेवारीमध्ये, उदाहरणार्थ, इंटेलने स्वतःची 49-क्यूबिट क्वांटम सिस्टीम जाहीर केली आणि आधी IBM ने 50-क्विट आवृत्ती सादर केली. इंटेल चिप, लोही, ते इतर मार्गांनी देखील नाविन्यपूर्ण आहे. हे पहिले "न्यूरोमॉर्फिक" एकात्मिक सर्किट आहे जे मानवी मेंदू कसे शिकते आणि कसे समजते याची नक्कल करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. हे "पूर्णपणे कार्यशील" आहे आणि या वर्षाच्या शेवटी संशोधन भागीदारांसाठी उपलब्ध होईल.

तथापि, ही फक्त सुरुवात आहे, कारण सिलिकॉन राक्षसांचा सामना करण्यास सक्षम होण्यासाठी, आपल्याला z आवश्यक आहे लाखो qubits. डेल्फ्टमधील डच टेक्निकल युनिव्हर्सिटीमधील शास्त्रज्ञांच्या गटाला आशा आहे की असे प्रमाण साध्य करण्याचा मार्ग म्हणजे क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये सिलिकॉन वापरणे, कारण त्यांच्या सदस्यांनी प्रोग्राम करण्यायोग्य क्वांटम प्रोसेसर तयार करण्यासाठी सिलिकॉनचा वापर कसा करायचा यावर उपाय शोधला आहे.

नेचर जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या त्यांच्या अभ्यासात, डच टीमने मायक्रोवेव्ह ऊर्जा वापरून एकाच इलेक्ट्रॉनच्या रोटेशनवर नियंत्रण ठेवले. सिलिकॉनमध्ये, इलेक्ट्रॉन एकाच वेळी वर आणि खाली फिरत असतो, प्रभावीपणे त्यास जागी धरून ठेवतो. एकदा ते साध्य झाल्यानंतर, टीमने दोन इलेक्ट्रॉन्स एकमेकांशी जोडले आणि क्वांटम अल्गोरिदम चालवण्यासाठी त्यांना प्रोग्राम केले.

सिलिकॉनच्या आधारे तयार करणे शक्य होते दोन-बिट क्वांटम प्रोसेसर.

अभ्यासाच्या लेखकांपैकी एक, डॉ टॉम वॉटसन यांनी बीबीसीला स्पष्ट केले. जर वॉटसन आणि त्याच्या टीमने आणखी इलेक्ट्रॉन फ्यूज केले तर ते बंडखोरी होऊ शकते. क्यूबिट प्रोसेसरहे आपल्याला भविष्यातील क्वांटम संगणकाच्या एक पाऊल जवळ घेऊन जाईल.

- जो पूर्णतः कार्यरत क्वांटम संगणक तयार करेल तो जगावर राज्य करेल सिंगापूरच्या नॅशनल युनिव्हर्सिटीचे मानस मुखर्जी आणि नॅशनल सेंटर फॉर क्वांटम टेक्नॉलॉजीचे प्रमुख अन्वेषक नुकतेच एका मुलाखतीत म्हणाले. सर्वात मोठ्या तंत्रज्ञान कंपन्या आणि संशोधन प्रयोगशाळा यांच्यातील शर्यत सध्या तथाकथित वर केंद्रित आहे क्वांटम वर्चस्व, ज्या बिंदूवर क्वांटम संगणक सर्वात प्रगत आधुनिक संगणक देऊ शकतील त्या पलीकडे गणना करू शकतो.

Google, IBM आणि Intel च्या कामगिरीची वरील उदाहरणे दर्शवितात की युनायटेड स्टेट्समधील (आणि म्हणून राज्य) कंपन्यांचे या क्षेत्रात वर्चस्व आहे. तथापि, चीनच्या अलीबाबा क्लाउडने अलीकडेच 11-क्यूबिट प्रोसेसर-आधारित क्लाउड कंप्युटिंग प्लॅटफॉर्म लॉन्च केला आहे जो शास्त्रज्ञांना नवीन क्वांटम अल्गोरिदमची चाचणी घेण्यास अनुमती देतो. याचा अर्थ असा की क्वांटम कॉम्प्युटिंग ब्लॉक्सच्या क्षेत्रात चीन देखील नाशपाती राखेने झाकत नाही.

तथापि, क्वांटम सुपर कॉम्प्युटर तयार करण्याचे प्रयत्न केवळ नवीन शक्यतांबद्दल उत्साही नाहीत, तर वाद देखील निर्माण करतात.

काही महिन्यांपूर्वी, मॉस्को येथे क्वांटम तंत्रज्ञानावरील आंतरराष्ट्रीय परिषदेदरम्यान, रशियन क्वांटम सेंटरचे अलेक्झांडर लव्होव्स्की (7), जे कॅनडातील कॅलगरी विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक देखील आहेत, म्हणाले की क्वांटम संगणक विनाशाचे साधननिर्माण न करता.

7. प्राध्यापक अलेक्झांडर लव्होव्स्की

त्याला काय म्हणायचे होते? सर्व प्रथम, डिजिटल सुरक्षा. सध्या, इंटरनेटवर प्रसारित होणारी सर्व संवेदनशील डिजिटल माहिती स्वारस्य असलेल्या पक्षांच्या गोपनीयतेचे संरक्षण करण्यासाठी कूटबद्ध केलेली आहे. हॅकर्स एन्क्रिप्शन तोडून हा डेटा रोखू शकतात अशी प्रकरणे आम्ही आधीच पाहिली आहेत.

ल्व्होव्हच्या मते, क्वांटम संगणक दिसणे केवळ सायबर गुन्हेगारांसाठी सोपे करेल. आज ज्ञात असलेले कोणतेही एन्क्रिप्शन साधन वास्तविक क्वांटम संगणकाच्या प्रक्रिया शक्तीपासून स्वतःचे संरक्षण करू शकत नाही.

वैद्यकीय नोंदी, आर्थिक माहिती आणि अगदी सरकार आणि लष्करी संघटनांची गुपिते एका पॅनमध्ये उपलब्ध असतील, याचा अर्थ लव्होव्स्कीने नमूद केल्याप्रमाणे, नवीन तंत्रज्ञानामुळे संपूर्ण जागतिक व्यवस्था धोक्यात येऊ शकते. इतर तज्ञांचा असा विश्वास आहे की रशियन लोकांची भीती निराधार आहे, कारण वास्तविक क्वांटम सुपर कॉम्प्युटरची निर्मिती देखील अनुमती देईल. क्वांटम क्रिप्टोग्राफी सुरू करा, अविनाशी मानले जाते.

दुसरा दृष्टिकोन

पारंपारिक संगणक तंत्रज्ञान आणि क्वांटम सिस्टमच्या विकासाव्यतिरिक्त, विविध केंद्रे भविष्यातील सुपर कॉम्प्युटर तयार करण्यासाठी इतर पद्धतींवर काम करत आहेत.

अमेरिकन एजन्सी DARPA पर्यायी संगणक डिझाइन सोल्यूशन्ससाठी सहा केंद्रांना निधी देते. आधुनिक यंत्रांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या आर्किटेक्चरला परंपरागत म्हणतात वॉन न्यूमन आर्किटेक्चरअरे, तो आधीच सत्तर वर्षांचा आहे. युनिव्हर्सिटी संशोधकांसाठी संरक्षण संस्थेच्या समर्थनाचे उद्दिष्ट पूर्वीपेक्षा मोठ्या प्रमाणात डेटा हाताळण्यासाठी एक हुशार दृष्टीकोन विकसित करणे आहे.

बफरिंग आणि समांतर संगणन या संघ ज्या नवीन पद्धतींवर काम करत आहेत त्याची काही उदाहरणे येथे आहेत. दुसरा ADA (), जे मदरबोर्डवरील त्यांच्या कनेक्शनच्या समस्या हाताळण्याऐवजी मॉड्यूलसह ​​CPU आणि मेमरी घटकांना एका असेंब्लीमध्ये रूपांतरित करून अनुप्रयोग विकसित करणे सोपे करते.

गेल्या वर्षी, यूके आणि रशियाच्या संशोधकांच्या पथकाने यशस्वीरित्या या प्रकाराचे प्रात्यक्षिक केले "जादूची धूळ"ज्यातून ते बनलेले आहेत प्रकाश आणि पदार्थ - सर्वात शक्तिशाली सुपरकॉम्प्युटरपेक्षा "कार्यप्रदर्शन" मध्ये शेवटी श्रेष्ठ.

केंब्रिज, साउथॅम्प्टन आणि कार्डिफ आणि रशियन स्कोल्कोव्हो इन्स्टिट्यूट या ब्रिटीश विद्यापीठांतील शास्त्रज्ञांनी क्वांटम कण वापरले. ध्रुवीयज्याची व्याख्या प्रकाश आणि पदार्थ यांच्यातील काहीतरी म्हणून केली जाऊ शकते. संगणक संगणनासाठी हा पूर्णपणे नवीन दृष्टीकोन आहे. शास्त्रज्ञांच्या मते, जीवशास्त्र, वित्त आणि अंतराळ प्रवास यासारख्या विविध क्षेत्रांमध्ये - सध्या न सोडवता येणारे प्रश्न सोडवण्यास सक्षम असलेल्या एका नवीन प्रकारच्या संगणकाचा आधार बनू शकतो. या अभ्यासाचे निष्कर्ष जर्नल नेचर मटेरियलमध्ये प्रकाशित झाले आहेत.

लक्षात ठेवा की आजचे सुपरकॉम्प्युटर समस्यांचा एक छोटासा भाग हाताळू शकतात. जरी एक काल्पनिक क्वांटम संगणक, जर तो शेवटी बांधला गेला असेल तर, सर्वात जटिल समस्या सोडवण्यासाठी एक चतुर्भुज गती प्रदान करेल. दरम्यान, लेसर बीमसह गॅलियम, आर्सेनिक, इंडियम आणि अॅल्युमिनियम अणूंचे स्तर सक्रिय करून "फेरी डस्ट" तयार करणारे ध्रुवीकरण तयार केले जातात.

या थरांमधील इलेक्ट्रॉन विशिष्ट रंगाचा प्रकाश शोषून घेतात आणि उत्सर्जित करतात. पोलरिटॉन्स इलेक्ट्रॉनपेक्षा दहा हजार पट हलके असतात आणि पदार्थाच्या नवीन स्थितीला जन्म देण्यासाठी पुरेशी घनता गाठू शकतात. बोस-आईन्स्टाईन कंडेन्सेट (आठ). त्यातील पोलारिटॉन्सचे क्वांटम टप्पे समक्रमित केले जातात आणि एकल मॅक्रोस्कोपिक क्वांटम ऑब्जेक्ट बनवतात, जे फोटोल्युमिनेसेन्स मापनाद्वारे शोधले जाऊ शकतात.

8. बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट दाखवणारे प्लॉट

असे दिसून आले की या विशिष्ट स्थितीत, क्यूबिट-आधारित प्रोसेसरपेक्षा क्वांटम संगणकांचे वर्णन करताना आम्ही नमूद केलेल्या ऑप्टिमायझेशन समस्येचे निराकरण पोलरिटॉन कंडेन्सेट करू शकते. ब्रिटीश-रशियन अभ्यासाच्या लेखकांनी हे दाखवून दिले आहे की ध्रुवीय कण संकुचित झाल्यामुळे, त्यांचे क्वांटम टप्पे एका जटिल फंक्शनच्या निरपेक्ष किमानशी संबंधित कॉन्फिगरेशनमध्ये व्यवस्थित केले जातात.

"आम्ही जटिल समस्या सोडवण्यासाठी पोलरिटॉन प्लॉट्सच्या संभाव्यतेचा शोध घेण्याच्या सुरूवातीस आहोत," असे लिहितात नेचर मटेरियल्सचे सह-लेखक प्रा. पावलोस लागौडाकिस, युनिव्हर्सिटी ऑफ साउथॅम्प्टनमधील हायब्रिड फोटोनिक्स प्रयोगशाळेचे प्रमुख. "आम्ही सध्या अंतर्निहित प्रक्रिया शक्तीची चाचणी घेत असताना आमच्या डिव्हाइसला शेकडो नोड्समध्ये स्केल करत आहोत."

प्रकाश आणि पदार्थाच्या सूक्ष्म क्वांटम टप्प्यांच्या जगातल्या या प्रयोगांमध्ये, क्वांटम प्रोसेसर देखील काहीतरी अनागोंदी आणि वास्तवाशी घट्टपणे जोडलेले दिसतात. तुम्ही बघू शकता, शास्त्रज्ञ फक्त उद्याच्या सुपरकॉम्प्युटरवर आणि परवाच्या मशीनवरच काम करत नाहीत, तर परवा काय घडेल याची ते आधीच योजना करत आहेत.

या टप्प्यावर एक्सास्केलपर्यंत पोहोचणे खूप आव्हानात्मक असेल, त्यानंतर तुम्ही फ्लॉप स्केलवर पुढील टप्पे (9) बद्दल विचार कराल. जसे तुम्ही अंदाज लावला असेल, त्यात फक्त प्रोसेसर आणि मेमरी जोडणे पुरेसे नाही. शास्त्रज्ञांवर विश्वास ठेवला तर, अशी शक्तिशाली संगणकीय शक्ती प्राप्त केल्याने आम्हाला कर्करोगाचा उलगडा करणे किंवा खगोलशास्त्रीय डेटाचे विश्लेषण करणे यासारख्या मोठ्या समस्यांचे निराकरण करणे शक्य होईल.

9. सुपरकॉम्प्युटिंगचे भविष्य

उत्तराशी प्रश्न जुळवा

पुढील काय आहे?

बरं, क्वांटम कॉम्प्युटरच्या बाबतीत, ते कशासाठी वापरावेत असे प्रश्न उद्भवतात. जुन्या म्हणीनुसार, संगणक त्यांच्याशिवाय अस्तित्वात नसलेल्या समस्यांचे निराकरण करतात. म्हणून आपण प्रथम या भविष्यकालीन सुपरमशीन्स तयार केल्या पाहिजेत. मग समस्या स्वतःच निर्माण होतील.

क्वांटम संगणक कोणत्या क्षेत्रात उपयुक्त ठरू शकतात?

कृत्रिम बुद्धिमत्ता. AI () अनुभवाद्वारे शिकण्याच्या तत्त्वावर कार्य करते, जे फीडबॅक मिळाल्याने आणि संगणक प्रोग्राम "स्मार्ट" होईपर्यंत अधिकाधिक अचूक होत जाते. अभिप्राय अनेक संभाव्य पर्यायांच्या संभाव्यतेच्या गणनेवर आधारित आहे. आम्हाला आधीच माहित आहे की लॉकहीड मार्टिन, उदाहरणार्थ, ऑटोपायलट सॉफ्टवेअरची चाचणी करण्यासाठी त्याचा डी-वेव्ह क्वांटम संगणक वापरण्याची योजना आखत आहे जे सध्या शास्त्रीय संगणकांसाठी खूप क्लिष्ट आहे आणि Google एक क्वांटम संगणक वापरत आहे जे सॉफ्टवेअर विकसित करण्यासाठी वापरत आहे जे लँडमार्क्सपासून कार वेगळे करू शकते.

आण्विक मॉडेलिंग. क्वांटम संगणकांबद्दल धन्यवाद, रासायनिक अभिक्रियांसाठी इष्टतम कॉन्फिगरेशन शोधत आण्विक परस्परसंवादांचे अचूक मॉडेलिंग करणे शक्य होईल. क्वांटम केमिस्ट्री इतकी गुंतागुंतीची आहे की आधुनिक डिजिटल संगणक फक्त सर्वात सोप्या रेणूंचे विश्लेषण करू शकतात. रासायनिक अभिक्रिया या क्वांटम स्वरूपाच्या असतात कारण त्या अत्यंत गुंतागुंतीच्या क्वांटम अवस्था निर्माण करतात ज्या एकमेकांना ओव्हरलॅप करतात, त्यामुळे पूर्ण विकसित क्वांटम संगणक अगदी क्लिष्ट प्रक्रियांचेही सहज मूल्यांकन करू शकतात. Google कडे या क्षेत्रात आधीच विकास आहे - त्यांनी हायड्रोजन रेणूचे मॉडेल तयार केले आहे. याचा परिणाम सोलर पॅनलपासून औषधांपर्यंत अधिक कार्यक्षम उत्पादने होईल.

क्रिप्टोग्राफी. सुरक्षा यंत्रणा आज कार्यक्षम प्राथमिक पिढीवर अवलंबून आहे. प्रत्येक संभाव्य घटकांचा विचार करून हे डिजिटल कॉम्प्युटरद्वारे साध्य केले जाऊ शकते, परंतु असे करण्यासाठी लागणारा निव्वळ वेळ "कोड ब्रेकिंग" महाग आणि अव्यवहार्य बनवते. दरम्यान, क्वांटम संगणक हे डिजिटल मशीनपेक्षा अधिक कार्यक्षमतेने करू शकतात, याचा अर्थ आजच्या सुरक्षा पद्धती लवकरच अप्रचलित होतील. क्वांटम एन्क्रिप्शनच्या आशादायक पद्धती देखील आहेत ज्या क्वांटम एंगलमेंटच्या दिशाहीन स्वरूपाचा फायदा घेण्यासाठी विकसित केल्या जात आहेत. शहरव्यापी नेटवर्क आधीच अनेक देशांमध्ये प्रदर्शित केले गेले आहेत, आणि चीनी शास्त्रज्ञांनी अलीकडेच घोषित केले की ते परिभ्रमण करणार्‍या "क्वांटम" उपग्रहातून पृथ्वीवर परत तीन स्वतंत्र बेस स्टेशनवर अडकलेले फोटॉन यशस्वीरित्या पाठवत आहेत.

आर्थिक मॉडेलिंग. आधुनिक बाजारपेठा अस्तित्वात असलेल्या सर्वात जटिल प्रणालींपैकी एक आहेत. जरी त्यांचे वर्णन आणि नियंत्रणासाठी वैज्ञानिक आणि गणितीय उपकरणे विकसित केली गेली असली तरी, वैज्ञानिक विषयांमधील मूलभूत फरकामुळे अशा क्रियाकलापांची प्रभावीता अद्यापही अपुरी आहे: असे कोणतेही नियंत्रित वातावरण नाही ज्यामध्ये प्रयोग केले जाऊ शकतात. या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, गुंतवणूकदार आणि विश्लेषक क्वांटम कॉम्प्युटिंगकडे वळले आहेत. एक तात्काळ फायदा असा आहे की क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये अंतर्निहित यादृच्छिकता वित्तीय बाजारांच्या स्टोकेस्टिक स्वरूपाशी सुसंगत आहे. गुंतवणूकदार अनेकदा यादृच्छिकपणे व्युत्पन्न केलेल्या परिदृश्‍यांच्या मोठ्या प्रमाणात परिणामांच्या वितरणाचे मूल्यांकन करू इच्छितात.

हवामान अंदाज. NOAA चीफ इकॉनॉमिस्ट रॉडनी एफ. वेहर यांनी दावा केला आहे की US GDP च्या जवळपास 30% ($6 ट्रिलियन) प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्षपणे हवामानावर अवलंबून आहेत. अन्न उत्पादन, वाहतूक आणि किरकोळ विक्रीसाठी. अशाप्रकारे, नैसर्गिक आपत्ती संरक्षणासाठी जास्त वेळ दिल्याचा उल्लेख न करता, आभाचा चांगल्या प्रकारे अंदाज लावण्याची क्षमता अनेक क्षेत्रांमध्ये खूप उपयुक्त ठरेल. UK ची राष्ट्रीय हवामानशास्त्र शाखा, Met Office ने 2020 पासून त्यांना सामोरं जावं लागणार्‍या उर्जा आणि स्केलेबिलिटी गरजा पूर्ण करण्यासाठी अशा नवकल्पनांमध्ये गुंतवणूक करण्यास आधीच सुरुवात केली आहे आणि त्यांनी स्वतःच्या एक्सास्केल कंप्युटिंग गरजांवर एक अहवाल प्रकाशित केला आहे.

कण भौतिकशास्त्र. सॉलिड पार्टिकल फिजिक्स मॉडेल्स बहुतेक वेळा अत्यंत क्लिष्ट, क्लिष्ट सोल्यूशन्स असतात ज्यांना संख्यात्मक सिम्युलेशनसाठी खूप संगणकीय वेळ लागतो. हे त्यांना क्वांटम संगणनासाठी आदर्श बनवते आणि शास्त्रज्ञांनी आधीच याचे भांडवल केले आहे. इन्सब्रक विद्यापीठ आणि क्वांटम ऑप्टिक्स आणि क्वांटम माहिती संस्था (IQOQI) मधील संशोधकांनी अलीकडेच हे सिम्युलेशन करण्यासाठी प्रोग्राम करण्यायोग्य क्वांटम प्रणाली वापरली. नेचर मधील एका प्रकाशनानुसार, गटाने क्वांटम संगणकाची एक सोपी आवृत्ती वापरली ज्यामध्ये आयन तार्किक ऑपरेशन करतात, कोणत्याही संगणकाच्या गणनेचे मूलभूत चरण. सिम्युलेशनने वर्णन केलेल्या भौतिकशास्त्राच्या वास्तविक प्रयोगांशी पूर्ण सहमती दर्शविली. सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ पीटर झोलर म्हणतात. -