Квантовое превосходство: Революция в вычислениях, которая изменит всё - Каку Митио - Страница 7

Кроме того, упоминавшееся выше слияние ИИ и квантовых компьютеров, вполне вероятно, окажется будущим медицины. ИИ-программы, такие как AlphaFold, уже смогли составить подробные схемы атомной структуры 350 000 – поразительное количество! – различных типов белков, включая полный набор белков, из которых состоит человеческое тело. Следующий шаг – выяснить при помощи уникальных возможностей квантовых компьютеров, как эти белки творят свое волшебство, и использовать их для создания нового поколения лекарств и методов лечения.

Уже делаются попытки подключить квантовые компьютеры к нейросетям для создания нового поколения обучаемых машин, способных буквально изобрести самих себя заново. Ноутбук на вашем столе, напротив, никогда не учится. Сегодня он нисколько не мощнее, чем был в прошлом году. Лишь недавно, с появлением и развитием новых методов глубокого обучения, компьютеры начали делать первые шаги к распознаванию ошибок и самообучению. Квантовые компьютеры могли бы экспоненциально ускорить этот процесс и оказать исключительное влияние на медицину и биологию.

Генеральный директор Google Сундар Пичаи сравнивает появление квантовых компьютеров с историческим полетом братьев Райт в 1903 г. Само по себе первое испытание не особенно поражало воображение, поскольку полет длился всего лишь скромные 12 секунд. Но этот короткий полет стал своеобразным триггером. Он положил начало современной авиации, которая, в свою очередь, изменила ход развития человеческой цивилизации.

На кону сейчас стоит ни много ни мало наше будущее. Оно доступно любому, кто сможет построить и использовать квантовый компьютер. Но чтобы по-настоящему понять, какое влияние эта революция окажет на нашу повседневную жизнь, полезно еще раз восстановить в памяти некоторые доблестные деяния прошлого, когда люди пытались исполнить мечту об использовании компьютеров для моделирования и анализа окружающего нас мира.

И все это началось с загадочного объекта возрастом 2000 лет, найденного на дне Средиземного моря.

Глава 2

Конец цифровой эпохи

Одна из самых интригующих и захватывающих тайн Древнего мира пришла к нам из глубин Эгейского моря. В 1901 г. ныряльщики смогли поднять со дна возле острова Антикитера странную и любопытную штуковину. Среди осколков керамики, монет, украшений и статуй, оказавшихся на дне вместе с потерпевшим крушение кораблем, ныряльщики обнаружили объект, который странным образом отличался от прочих. Поначалу он выглядел как бессмысленный кусок камня, покрытый коралловыми наростами.

Но когда наслоения были сняты, археологи начали понимать, что перед ними чрезвычайно редкое, единственное в своем роде сокровище. Оно представляло собой устройство замысловатой конструкции, наполненное шестеренками, колесиками и странными надписями.

По артефактам, найденным внутри корабля, удалось примерно датировать находку; ученые решили, что устройство было изготовлено где-то между 150 и 100 гг. до н. э. Некоторые историки считают, что его везли с Родоса в Рим, чтобы преподнести в дар Юлию Цезарю на триумфальном параде.

В 2008 г. ученые при помощи рентгеновской томографии и поверхностного сканирования с высоким разрешением смогли проникнуть внутрь этого загадочного объекта. Они были поражены: перед ними находилось древнее механическое устройство, невероятно совершенное для своего времени.

Рис. 1. Антикитерский механизм

Две тысячи лет назад греки создали Антикитерский механизм, первый в длинном эволюционном ряду компьютеров; здесь вы видите модель, созданную на базе оригинального устройства. Если Антикитерский механизм означает начало компьютерной технологии, то квантовый компьютер, возможно, представляет собой высшую стадию его эволюции.

Freeth, T., Higgon, D., Dacanalis, A., et al. A Model of the Cosmos in the Ancient Greek Antikythera Mechanism. Sci Rep 11, 5821 (2021)

Нигде в древних записях нет никаких упоминаний о настолько сложном механизме. Исследователи понимали, что эта великолепная машина могла представлять собой венец научного знания Древнего мира. Она была подобна сверхновой звезде, сияние которой дошло до ученых из минувших тысячелетий. Это был древнейший в мире компьютер – устройство, равных которому не появится еще 2000 лет.

Ученые изготовили механические копии этого замечательного устройства. Поворот ручки – и целая серия сложных колесиков и шпенечков приходит в движение впервые за тысячи лет. Механизм имел по крайней мере 37 бронзовых шестеренок. Один комплект шестеренок рассчитывал движение Солнца и Луны. Другой мог предсказывать наступление следующего затмения Солнца. Прибор был настолько чувствительным, что мог рассчитывать даже небольшие отклонения орбиты Луны. Надписи на устройстве представляют собой хронику движения Меркурия, Венеры, Марса, Сатурна и Юпитера – планет, известных древним людям, но ученые полагают, что еще одна часть устройства, которая до нас не дошла, возможно, реально указывала положение планет в небе в конкретный момент.

С тех пор ученым удалось создать подробные модели внутреннего устройства прибора, которые дали историкам беспрецедентную возможность глубже познакомиться с объемом знаний и мышлением древних. Устройство ознаменовало собой рождение совершенно новой области науки, использующей механические устройства для моделирования Вселенной. Антикитерский механизм – древнейший аналоговый компьютер, устройство, способное проводить вычисления посредством непрерывного механического движения.

Итак, задачей первого в мире компьютера было моделирование движения небесных тел, воспроизведение загадок космоса в устройстве, которое можно было держать в руках. Вместо того чтобы просто смотреть в благоговейном восторге в ночное небо, древние ученые хотели подробно разобраться, как в нем все работает, а это дало бы им дополнительную возможность лучше понять движение небесных тел.

Квантовые компьютеры: идеальная модель

Археологи выяснили, что Антикитерский механизм представлял собой результат попыток наших предков смоделировать космос. Если разобраться, именно эта многовековая потребность моделировать окружающий мир – одна из движущих сил, стоящих за созданием квантового компьютера, а сам он представляет собой высшее достижение 2000 лет усилий, направленных на моделирование всего вокруг, от космоса до атома.

Моделирование – одна из наиболее глубоких потребностей человека. Дети играют в куклы – модели людей, чтобы понять человеческое поведение. Играя в полицейских и бандитов, в учителя и учеников или во врача и пациента, дети моделируют частично общество взрослых, чтобы разобраться в сложных отношениях между людьми.

Как ни печально, должно было пройти немало столетий, прежде чем ученые смогли построить достаточно сложные машины, способные моделировать наш мир так же хорошо, как это делал Антикитерский механизм.

Бэббидж и его разностная машина

С падением Римской империи научный прогресс во многих областях, включая моделирование Вселенной, практически замер.

Только в XIX в. интерес к этому начал постепенно возрождаться. К тому моменту возникло немало насущных практических вопросов, ответить на которые можно было только при помощи механических аналоговых компьютеров.

К примеру, мореходам необходимы были подробные карты и схемы, по которым можно было прокладывать курс кораблей. Им нужны были также устройства, при помощи которых эти карты можно было сделать максимально точными.

Требовались также все более сложные машины, которые помогали бы вести учет в торговле и коммерции, по мере того как люди накапливали все больше капитала. Бухгалтерам приходилось вручную составлять обширные математические таблицы начислений и процентов по кредитам.