ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
Беспилотный транспорт и интернет вещей: развитие технологии и перспективы
Технологии беспилотной езды во многом полагаются на сетевое взаимодействие транспортных средств, и управление этим взаимодействием становится важным как никогда. Ожидается, что технологии беспилотного транспорта окажут значительное влияние на интернет автомобилей, поскольку от беспилотных автомобилей будет поступать значительный объем трафика (а также автомобили будут получать больше данных на вход). На графике, приведенном ниже, представлен мой прогноз того, как беспилотный транспорт повлияет на поток данных в сетевых транспортных средствах. Этот прогноз представляет собой общий обзор отрасли интернета автомобилей, и в нем отражены основные сегменты рынка. Представленный график также затрагивает исключительно основные сценарии использования беспилотного транспорта (даже с учетом того, что временные рамки развертывания этих транспортных средств весьма размыты). Приведенная внизу временная шкала, на мой взгляд, скорее оптимистична. Для обозначения сценариев использования беспилотного транспорта на графике используются цветовые обозначения. Черным цветом отмечены системы ADAS (включая системы 2 и 3 уровней).
- Наша продукция
- Презентации по направлениям
- Инжиниринг
- Консалтинг
- Металлообработка
- Моделирование
- Разработки
Беспилотный транспорт для перевозки товаров отмечен светло-голубым цветом, роботизированные такси – темно-голубым. Зеленым цветом отмечены беспилотные грузовики. Беспилотные транспортные средства с фиксированным маршрутом и персональные беспилотные автомобили отмечены красным цветом. Наконец, желтым цветом в правой части графика выделены некоторые вопросы, связанные со сценариями использования беспилотного транспорта.
В каждой категории представлены два блока – с данными, поступающими в автомобиль, и данными, передаваемыми из автомобиля. В этих блоках представлено множество типов данных, все они будут подробно рассмотрены далее. Как и ожидалось, различные сценарии использования беспилотного транспорта будут равнозначно важны для всей отрасли, поскольку в них используются аналогичные технологии.
Автомобили с ADAS
Функции систем ADAS, расположенных в нижней части графика, уже начинают оказывать влияние на положение дел в отрасли. Для автомобилей с системами ADAS и функционалом 2 и 3 уровня автономности особенно важен фактор кибербезопасности, что повышает емкость рынка интернета автомобилей. Для автомобилей с системами ADAS также становятся все более важными обновления ПО по воздуху – это вызвано тем, что после выхода отчетов от Американской автомобильной ассоциации появилась необходимость значительной доработки этих систем. В настоящее время для систем ADAS выпускаются различные функциональные обновления, и со временем это направление будет только развиваться. Такое развитие отрасли указывает на следующую тенденцию: системы ADAS будут обновляться чаще, чем электронные блоки управления.
Также ожидается, что объем данных, генерируемых автомобилями с системами ADAS будет расти. Автомобилям 2 и 3 уровней необходима дорожная и навигационная информация. Все более важным становятся системы Road Experience Management и Roadbook от Mobileye.
Поскольку существует большая неопределенность в отношении того, как водители используют возможности системы ADAS, важно собирать и анализировать модели использования возможностей систем ADAS. Этот фактор также может повлиять на частоту выпуска обновлений ПО.
В современных системах ADAS, вероятно, появится поддержка V2X (сетевое взаимодействие автомобилей и всех прочих объектов) – даже несмотря на битву между V2X-DSRC и C-V2X, двумя конкурирующими технологиями объединения транспортных средств в сеть. Сроки развертывания этих систем и его темп пока неясны, но V2X наверняка расширит спектр сценариев использования интернета автомобилей.
Беспилотные автомобили для перевозки товаров
Одним из последствий пандемии Covid-19 стал тот факт, что перевозка товаров с помощью беспилотных транспортных средств становится одним из основных сегментов рынка беспилотного транспорта. Существует два вида беспилотного транспорта для перевозки товаров: устройства, перемещающиеся по тротуарам, и автомобили, выезжающие на дороги общего пользования. Поскольку в таких транспортных средствах нет пассажиров, потребность в многих привычных функциях сетевого транспорта отпадает. Впрочем, электронным блокам управления потребуется обширная функциональность сетевого взаимодействия (особенно блокам управления беспилотной ездой).
Все это значит, что OTA-обновления (равно как и обновления функциональности) будут особенно важны. Беспилотные автомобили для перевозки товаров могут использоваться компаниями-операторами автопарков, транспортные средства которых могут регулярно возвращаться на базу (обычно такая потребность возникает несколько раз в день). В рамках такого сценария использования обновления систем безопасности могут устанавливаться на домашней станции техобслуживания. Технологии беспроводной связи останутся основой сетевого взаимодействия, хотя для некоторых функций может быть использовано и кабельное соединение.
Также для компаний-операторов будет очень важен вопрос обеспечения кибербезопасности.
Операционные данные таких транспортных средств, вероятно, будут иметь наибольшую важность. Именно эти данные могут стать ключом к улучшению ПО и аппаратуры беспилотных автомобилей (посредством всестороннего анализа).
Беспилотные транспортные средства для перевозки товаров будут пользоваться системами навигации с помощью карт и дорожных данных, и эти данные необходимо регулярно обновлять. Таким образом, обновления в дорожных данных будут собираться беспилотными устройства-курьерами, и по мере необходимости эти обновления будут распространяться по всему автопарку.
Для клиентов подобных сервисов решающее значение будут иметь данные о том, какие товары загружены в автомобиль, и когда они будут доставлены.
Беспилотные транспортные средства с фиксированными маршрутами
Пандемия Covid-19 негативно сказалась на беспилотном транспорте с фиксированными (и изменяемыми) маршрутами, поскольку совместное использование таких транспортных средств стало нежелательным. В список возможных сценариев использования беспилотных транспортных средств с фиксированными маршрутами входят поездки по закрытым площадкам и различные автобусные маршруты. Перспективы использования таких автомобилей должны прийти в норму (возможно, понимание этой нормы изменится) в течение года-двух.
Ключевая функциональность транспортных средств с фиксированными маршрутами пересекается с функциональностью устройств для доставки товаров. Электронные блоки управления будут полагаться на стабильное сетевое соединение, а частота выпуска функциональных обновлений заметно вырастет.
Также для каждого из пассажиров такого автомобиля остро встанет вопрос кибербезопасности – потребуются значительные обновления ПО, направленные на повышение надежности различных систем безопасности (в том числе, бортовому ПО будет необходимо тщательно отслеживать любую подозрительную активность).
Операционные данные транспортных средств с фиксированными маршрутами будут иметь наивысший приоритет – они будут использоваться для повышения безопасности и функциональности ПО и аппаратуры этих автомобилей.
Со стороны пользователей беспилотных маршрутных транспортных средств возникнет запрос на доступ к данным о доступности и времени прибытия таких транспортных средств в режиме реального времени. Точность этих данных будет определять пользовательское удовлетворение и частоту использования услуги.
Изменения в дорожных данных также будут собираться и учитываться, но в данном сегменте рынка они не столь важны по причине того, что поездки будут осуществляться по ограниченному числу маршрутов.
Беспилотные грузовики
В результате пандемии Covid-19 возник большой спрос на услуги по перевозке различных грузов. Сложившаяся на рынке ситуация стимулирует инвестиции в область беспилотных грузовиков. Отрасль беспилотных грузоперевозок имеет разделение на различные направления: перевозки между транспортными узлами, грузовые автомобили для закрытых площадок и перевозки по фиксированным маршрутам.
Возможности сетевого взаимодействия исключительно важны для беспилотных грузовиков. ECU таких грузовиков будут требовать стабильной работы беспроводного соединения, а обновления ПО по воздуху и функциональные обновления будут выпускаться достаточно часто.
Кибербезопасность на различных уровнях важна для всех беспилотных транспортных средств – особенно для грузовиков, учитывая ущерб, который может быть нанесен в результате атак хакеров-злоумышленников. Большая часть беспилотных грузовиков будет относиться к автопаркам, обеспечивающим кибербезопасность различными методами – от широкого спектра бортового ПО для отслеживания рабочих процессов до облачных операционных центров.
Для беспилотных грузовиков будут очень важны операционные данные других беспилотных транспортных средств – они могут стать ключом к обеспечению безопасности и функциональности программного и аппаратного обеспечения.
Для отслеживания трендов обеспечения безопасности на протяжении многих лет потребуются дополнительные данные и анализ работы парков беспилотных грузовиков. Такой подход необходим во всех сценариях использования беспилотного транспорта, но его реализация особенно важна в случае с устройствами, призванными заменить транспортные средства, управляемые человеком. Все эти данные необходимы для того, чтобы доказать безопасность беспилотных транспортных средств по сравнению с управляемыми человеком – данные позволят оценить различные численные метрики, проанализировать условия езды и прочие аналогичные данные.
Данные о грузах и состоянии грузовиков имеют большую важность уже сейчас, но в цепочках поставок будущего (основанных на беспилотном транспорте) они будут иметь решающее значение. В будущем вырастут требования как к подробности этих данных, так и к частоте их обновления.
Роботакси
Большинство испытаний роботизированного такси проводились в самом начале пандемии Covid-19, в дальнейшем возникли задержки и отмены тестов. Почти во всех испытаниях роботакси принимал участие водитель-человек, следивший за безопасностью работы системы. Порядка 5% тестовых поездок, проводимых Waymo в Финиксе проводились без водителя. Законы штата Калифорния допускают тестовые поездки без водителя, но в таком случае необходимо использование удаленного управления. Китайские власти также начинают разрешать использование беспилотных транспортных средств без водителя в некоторых регионах страны.
Роботакси выдвигает куда более весомые требования к работе беспроводного подключения, по сравнению с беспилотными транспортными средствами, о которых шла речь ранее. Как и в других областях отрасли, электронные блоки, отвечающие за управление транспортным средством нуждаются в высокоскоростном беспроводном подключении для частой установки обновлений и расширения функциональности ПО.
Также роботизированные такси нуждаются в обширных возможностях обеспечения кибербезопасности. Большая часть роботакси будут являться частями автопарков, занимающихся продажей поездок, и в этих транспортных средствах будут присутствовать встроенные аппаратные и программные средства защиты. Облачные операционные центры будут отслеживать, анализировать и сравнивать операции сетевого взаимодействия с целью находить необычные паттерны, чтобы проводить расследования и принимать меры в случае необходимости.
Ожидается, что роботакси будет предлагать своим пассажирам широкий спектр контента – в том числе видеоконтента, который ранее не могли потреблять водители обычных автомобилей. Это явление часто называют «пассажирской экономикой» – оно отмечает тот факт, что водитель также стал пассажиром и имеет возможность потреблять видеоконтент. При использовании видео требования к пропускному каналу значительно вырастают, и работа над этим вопросом начнется в области роботакси уже после начала развертывания сервисов.
Roadbook от Mobileye представляет собой дорожную карту с разметкой полос (Источник: Mobileye)
Операционные данные будут особенно важны для работы роботакси – они могут быть получены из массивов разнообразных данных, возникающих в процессе работы автопарков. Анализ этих данных может стать ключом к обеспечению безопасности и функциональности аппаратного и программного обеспечения роботакси.
Дополнительные сведения и анализ работы автопарков будут использоваться для совершенствования систем безопасности роботакси на протяжении десятилетий. Такие данные и их анализ потребуются для того, чтобы доказать, что роботакси будет более безопасно, чем существующие таксомоторные компании с водителями-людьми. Важно определить условия вождения, наиболее подходящие для работы роботизированного такси. Если индустрии удастся определить какие данные стоит отслеживать и как ими пользоваться, появится возможность сформулировать промышленные стандарты для анализа и сравнения результатов (равно как и сами результаты, которые позволят продвинуть безопасность беспилотного транспорта в глобальной перспективе).
Тестовые автомобили уже собирают дорожную информацию и сведения об изменениях дорожных условий, и по мере продолжения развертывания сервисов эти процессы будут продолжаться и набирать обороты.
Пассажирская экономика, в свою очередь, увеличит потребность в получении статистических данных о потреблении контента в роботакси. Ключевой вопрос заключается в том, какими настройками конфиденциальности сможет управлять пользователь.
Персональные беспилотные транспортные средства
Персональные беспилотные транспортные средства 4 уровня появятся очень нескоро, а перспективы их развития и развертывания очень размыты. Лучший сценарий выглядит следующим образом: персональные беспилотные транспортные средства будут использовать программные платформы, используемые в автопарках роботакси и смогут предоставлять аналогичные услуги для личного использования. Таким образом, персональные беспилотные транспортные средства будут нуждаться в тех же технологиях интернета автомобилей, что и роботакси.
Пассажирская экономика в персональных беспилотных автомобилях будет более продвинутой, чем в роботакси, поскольку пассажиры будут проводить в таких автомобилях больше времени, что приведет к более обширному потреблению контента и росту нагрузки на каналы беспроводной связи.
Другие вопросы отрасли беспилотного транспорта
На рынке беспилотного транспорта есть ряд задач, отмеченных в желтых блоках на рисунке. Все эти задачи связаны с возможностями беспроводного подключения в беспилотных транспортных средствах.
Удаленное управление – технология, которая может применяться в ряде случаев. Ее суть в том, что транспортное средство будет удаленно управляться оператором, который будет видеть то, что видят сенсоры транспортного средства. Эта технология может кратковременно использоваться в определенных условиях (или как запасной вариант при возникновении каких-либо проблем с ПО). Удаленное управление требует значительной пропускной способности беспроводного подключения для передачи информации с датчиков оператору.
Беспроводные подключения критически важны для всех транспортных средств, из-за чего возникает ключевой вопрос. Необходим ли некоторым беспилотным транспортным средствам резервный канал для обеспечения связи в любой момент времени? Существует и аналогичный вопрос – нужно ли системе кибербезопасности собственное беспроводное подключение для повышения уровня безопасности? Я считаю, что утвердительно можно ответить на второй вопрос. Дополнительный беспроводной канал при необходимости может быть использован как резервный канал связи для передачи данных.
Почти все автомобили, продаваемые в США, имеют «черный ящик», записывающий ключевую информацию c ECU в случае аварии. Впрочем, восстанавливать такие данные трудно и дорого. Я считаю, что данные об аварии с участием беспилотных автомобилей должны храниться в «черном ящике», а также немедленно передаваться нейтральной стороне для хранения и анализа. Такие данные могут передаваться по существующим беспроводным соединениям.
V2X продолжает свой путь в автомобильную индустрии несмотря на противостояние между V2X-DSRC и C-V2X. Беспилотные транспортные средства не требуют поддержки V2X, хотя у этой технологии очень многообещающие возможности интеграции и преимущества. V2X станет еще одним каналом беспроводной связи с транспортными средствами (и другими объектами) по мере развертывания технологии в течение 3-5 лет.
Также любое транспортное средство может использовать данные о потоках трафика, извлекая из них пользу, причем все эти преимущества будут еще более значительны при условии использования V2X. Существует ли возможность (или вероятность) того, что беспилотные транспортные средства смогут взаимодействовать с системами управления дорожными потоками – хотя бы на местном или региональном уровне? Если это возможно, будет ли такая технология внедрена через 10, 15 лет или в будущем?
Наконец, рассмотрим еще пару вопросов, позволяющих расширить сферу интернета автомобилей. Первый вопрос – когда появятся стандарты беспилотного транспорта, сколько их будет, и каких уровней они будут касаться?
Умные города используют данные из автомобилей, подключенных к сети, но большие массивы данных из различных сценариев использования беспилотного транспорта будут еще более полезны. Они позволят извлекать результаты, которые повысят производительность всего городского транспорта. Какие объемы данных для этого необходимы и когда будет организовано это взаимодействие?
Беспилотный транспорт генерирует огромные объемы данных – особенно благодаря датчикам в лидарах, радарах и камерах. Большая часть данных с датчиков недолговечна и никогда не покидает автомобиль. Возникает вопрос: какая часть данных с датчиков будет отправляться автомобилем в облако? Я считаю, что очень небольшая, но общий объем этих данных все равно будет велик.
Таким образом, возникает еще один вопрос. Хранение данных часто используется в качестве компромисса с беспроводной передачей из-за проблем со стоимостью. Память устройств, хранящих данные, очищается после подключение к проводной или беспроводной сети. Я думаю, что встроенная память в беспилотных автомобилях будет использоваться для временного хранения большей части данных, поступающих с датчиков.
- Наша продукция
- Презентации по направлениям
- Инжиниринг
- Консалтинг
- Металлообработка
- Моделирование
- Разработки
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
Google и IBM поспорили о «квантовом превосходстве». Кто прав?
Статья, вышедшая в среду в Nature, — уже вторая попытка Google возвестить на весь мир о технологической победе. Первый раз информация о том, что Google совершил прорыв в квантовых вычислениях, появилась в сентябре 2019 года на сайте NASA, но была быстро удалена. Однако публикацию заметили, и она быстро разошлась по специалистам, так что у ученых было много времени, чтобы разобраться, что же сделал Google, и подготовить ответ. Поэтому на сайте IBM еще 21 октября (на два дня раньше официальной публикации) уже был детальный анализ и альтернативные вычисления, опровергающие аргументы Google.
О чем поспорили Google и IBM
«Квантовое превосходство» (quantum supremacy), о котором говорится в заголовке статьи в Nature, — не художественный эпитет, наподобие «технологического прорыва» или «исторического свершения», а строгий научный термин. Его в 2012 году ввел в обращение один из крупнейших авторитетов в области квантовых вычислений, ученик Ричарда Фейнмана профессор Калифорнийского технологический института Джон Прескилл. Вот как сам Прескилл объясняет значение термина: квантовое превосходство — это «момент, когда квантовые компьютеры могут делать вещи, которые не могут делать классические компьютеры, независимо от того, полезные это вещи или нет». Другими словами, чтобы доказать «превосходство», исследователь должен предложить задачу сколь угодно искусственную, абстрактную и оторванную от практики, которую квантовый компьютер решит быстрее, чем самый быстрый на данный момент классический компьютер.
IBM занял в этом споре с Google позицию скептика именно потому, что самый быстрый суперкомпьютер на сегодня — IBM Summit. Скорость его вычислений составляет 200 петафлопс, емкость дискового пространства 250 петабайт. Более мощной системы на земле просто нет. Поэтому любой разработчик квантового компьютера, намеренный доказать «квантовое превосходство», должен ориентироваться именно на этот рубеж.
Это вовсе не значит, что IBM скептически относится к перспективам квантовых компьютеров, напротив — компания активно инвестирует в квантовые вычисления. Например, в январе 2019 года корпорация объявила о выпуске на рынок первого «полностью интегрированного универсального квантового компьютера». Таким образом, существует как минимум две причины, почему IBM не могла не принять заявление Google на свой счет и первой откликнулась на новость.
В своем блоге корпорация указала, что в расчетах Google есть ошибка: Summit посчитает ту же задачу за гораздо более короткий срок — не за 10 000 лет, а всего за 2,5 дня, и к тому же с гораздо большей надежностью. Все, что для этого нужно, — увеличить емкость дискового хранилища.
Почему объем памяти — один из ключевых параметров в этом сравнении? Расчет Google основан на том, что классический компьютер будет просто выполнять последовательно те же процедуры, что и квантовый, и на это ему действительно понадобились бы многие тысячи лет. Однако программисту классического компьютера ничто не мешает выстроить вычисление по-другому, сохраняя в памяти компьютера все состояние квантовой системы. Чем больше памяти используется, тем меньше промежуточных вычислений необходимо выполнить. При достаточно большом объеме памяти можно сохранить состояние всей квантовой системы за один раз. Именно в этом причины расхождений в расчетах: по мнению IBM, если соответствующим образом увеличить память классического компьютера, он выполнит предложенную задачу в полтора миллиона раз быстрее, чем это следует из расчета Google.
На сколько требуется для этого увеличить память IBM Summit? Этого IBM не указал. Более того, едва ли IBM сможет организовать практическую демонстрацию скорости решения этой задачи: каждый час суперкомпьютера Summit расписан надолго вперед, и у него не предвидится бесплатной работы. Поэтому придется поверить «Голубому гиганту» на слово: Google действительно ошибся. Однако так ли критична эта ошибка?
Было ли превосходство?
Несмотря на ошибку, сегодня можно сказать, что Google действительно достиг квантового превосходства в строгом смысле этого термина: программисты предложили задачу, пусть не имеющую практического смысла и носящую исключительно демонстрационный характер, которая не могла быть решена за приемлемое время на существующих компьютерных системах.
Надо понимать, что это превосходство временное: IBM, конечно же, смогла бы увеличить емкость памяти Summit, чтобы посчитать задачу за два дня. Нет сомнений, что классические системы будут совершенствоваться дальше, и следующий суперкомпьютер будет еще мощнее и с еще большим объемом памяти.
Однако такая гонка не может продолжаться бесконечно: чтобы суперкомпьютер мог продолжать соревноваться с квантовыми системами, емкость его памяти должна удваиваться каждый раз, когда к квантовой системе добавляется хотя бы один кубит. Сегодня квантовые системы Google и IBM содержат 53 кубита, и это рекорд для «универсальных» систем, то есть квантовых компьютеров, способных решать любую задачу. Следует отличать их от «квантовых симуляторов», каковыми являются существующие на рынке системы на базе квантового отжига с 2000 кубитов, например, производства компании D-Wave. При этом системы D-Wave не универсальны: они могут решать только один класс задач — поиск минимума заданной функции.
В настоящий момент классическому суперкомпьютеру, оспаривающему «квантовое превосходство», приходится соревноваться именно с 53-кубитными квантовыми системами. Однако добавление каждого нового кубита равносильно удвоению памяти классического компьютера, и очевидно, что исход этой гонки предрешен. Вот пример, который приводит один из ведущих экспертов в области квантовых компьютеров Скотт Ааронсон: «Summit занимает площадь, равную размеру двух баскетбольных полей…. К тому времени, когда появятся квантовые компьютеры на 70 кубитов, суперкомпьютер должен быть размером с город».
Зачем бороться за превосходство?
Если обратить внимание на вторую часть формулировки Прескилла, то можно понять, почему практического смысла от достижения «квантового превосходства» пока немного. В ближайшее время все громкие победы будут достигаться в очень абстрактных задачах, неприменимых в реальном мире. Более того, IBM заявляет, что вообще не обращает внимание на такой параметр, как «квантовое превосходство», и призывает общественность следовать этому подходу.
Важно помнить, что квантовые системы сегодня решают задачи, у которых даже корректно посчитанные результаты часто сложно интерпретировать. Пройдет еще много времени, прежде чем инженеры и математики научатся применять даже простые квантовые системы для решения реальных задач. Классическая задача будущих квантовых вычислений — взлом современных систем шифрования с помощью так называемого «алгоритма Шора» — требует процессора из сотен кубитов, и появление таких систем пока невозможно прогнозировать.
Однако это не означает, что работа Google была бесполезна. Присутствие одной из самых мощных IT-компаний мира на этом рынке, высокая конкуренция со стороны IBM, Microsoft, а также других компаний позволяет ожидать существенных прорывов в ближайшее время.
В первую очередь большие надежды возлагаются на одно из ключевых направлений — сохранение когерентности кубитов. Значительный прирост этого параметра позволит увеличить число кубитов в системах, что даст прирост в скорости. Уже при 60 кубитах вычислительная мощность будет сравнима с 33 системами Summit. А новые достижения математиков и инженеров позволят применять квантовые системы в решении реальных задач. Иначе зачем только в 2017 и 2018 годах индустрия квантовых компьютеров получила $450 млн инвестиций?
Google достигла квантового превосходства
Пример элементов квантового компьютера Rigetti Computing
Квантовый компьютер Google смог за 3 минуты и 20 секунд выполнить расчет, на который самому мощному в мире суперкомпьютеру Summit (IBM) понадобилось бы примерно 10 тыс. лет. Информацию об этом научном открытии сотрудники компании изложили в публикации, которая была размещена на сайте НАСА. Однако через некоторое время данный доклад был удален с сайта без объяснения причин. Но в издании Financial Times успели изучить и проанализировать текст открытия.
В конце августа 2019 года специалисты Google подготовили доклад «Quantum Supremacy Using a Programmable Superconducting Processor» о своем открытии при использовании нового квантового компьютера — достижении квантового превосходства. Материал был опубликован в сентябре 2019 года на сайте НАСА, но позже удален. Данные этого доклада остались в кэше Bing и доступны по этой ссылке.
Квантовое превосходство – переломный момент, при котором квантовый компьютер сможет выполнить задачу, решить которую раньше считалось невозможным или на ее решение потребовалось бы невероятное количество времени, используя текущие передовые технические достижения цивилизации.
Квантовый компьютер — это вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. Теоретически, это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.
Многие компании и университеты во всем мире участвуют в создании квантовых компьютеров, но лидером в этой гонке уже несколько лет остается Google.
Уже в 2017 году инженеры подразделения Google по квантовым аппаратным средствам использовали квантовый компьютер с 22-кубитовым процессором.
Квантовые процессоры Google находятся в лаборатории компании в Санта-Барбаре. Там их держат в специальных резервуарах — криостатах. Сжатый гелий и жидкий азот, перекачиваемый из морозильного резервуара, охлаждают внутренности криостата до минус 273,11°C. Такая низкая температура необходима для сохранения сверхпроводимости.
Фактически, это квантовая интегральная система, включающая в себя помимо криостата с кубитами и классическую электронику, которая отвечает за удаленный доступ специалистов к системе для программных исследований и анализа полученных данных. При этом все элементы системы должны быть надежно защищены от взаимных и внешних помех.
Это сложная и дорогая система для проведения квантовых вычислений, а на ее обслуживание и эксплуатацию компания тратит немалые деньги.
Инженерную команду по разработке квантовых технологий в Google возглавляет Хартмут Невен. Невен в компании ранее курировал самые инновационные проекты — от программного обеспечения ИИ для распознавания лиц до запуска в производство Google Glass.
В конце 2017 года команда Невена в Южной Калифорнии готовилась к запуску квантового компьютера на 49-кубитовом процессоре, используя который планировалось преодолеть новый технологический рубеж, после которого квантовые компьютеры смогли бы достигнуть квантового превосходства.
Также в компании работают над созданием новой архитектуры квантового компьютера, чтобы была возможность работать с ним при более высоких температурах, а также с помощью новых инженерных решений уменьшить помехи во время передачи данных.
И вот, в сентябре 2019 года специалисты Google опубликовали доклад о своем открытии при использовании нового квантового компьютера — достижении квантового превосходства.
В научном эксперименте принимал участие квантовый компьютер Google с 53-кубитовым процессором, получивший название «Sycamore» (Платан). Для создания инфраструктуры Платана команде Google по разработке квантовых технологий даже пришлось даунгрейдить проект созданного ранее 72-кубитового процессора «Bristlecone».
В удаленном по неизвестным причинам материале на сайте НАСА утверждалось, что квантовый компьютер Google смог выполнить очень сложный программный расчет всего за двести секунд. Таким образом, была осуществлена экспериментальная демонстрация превосходства квантового компьютера над традиционным.
Для сравнения, самый современный мощный суперкомпьютер Summit смог бы произвести подобный результат лишь за 10 тыс. лет. Суперкомпьютер Summit был запущен в США в 2018 году. Его расчетная мощность составляет 200 тыс. трлн операций в секунду, он состоит из 4608 вычислительных серверов, на каждом из которых установлено два 22-ядерных процессора IBM Power9, а встроенная память достигает 10 петабайт.
Также по оценкам специалистов компании, выполнение того же эксперимента на сервере Google Cloud заняло бы 50 трлн часов (5.7 млрд лет).
В своей публикации специалисты Google уточнили, что их новая система может выполнять только один расчет, а использование квантовых компьютеров для решения практических задач находится еще в далеком будущем.
Был ли связан этот расчет с определенными исследованиями или математическими задачами, в компании не уточнили. Хотя специалисты компании пояснили в статье, что в эксперименте были использованы случайные числа, сгенерированные по специальному сценарию, связанному с квантовыми явлениями.
«Нами было достигнуто существенное ускорение по сравнению со всеми известными классическими алгоритмами, которое смогло обеспечить экспериментальную реализацию квантового превосходства в решенной вычислительной задаче, что знаменует появление столь ожидаемой вычислительной парадигмы», — утверждалось в докладе Google.
Так же в докладе было предположение, что мощность новых квантовых систем будет увеличиваться с «двойной экспоненциальной скоростью», опережая даже экспоненциальную скорость, которая определяла закон Мура — тенденции, при которой традиционные вычислительные мощности удваиваются примерно каждые два года.
По поводу удаления публикации с сайта НАСА — в Google отказались подтвердить подлинность доклада и его результатов, в НАСА также не ответили на запрос о комментарии по поводу этого странного снятия с публикации материала.
Однако, по данным издания Fortune источник в Google, знакомый с этой ситуацией, предположил, что в НАСА случайно слишком рано опубликовали данный документ.
Ведь результаты расчета и анализ хода вычислений квантового компьютера еще предстоит тщательно проверить экспертами и учеными. И такой процесс сложной научной экспертной оценки может продлиться от нескольких недель до месяцев. Также данная статья будет находится под пристальным вниманием научного сообщества, а если ее результаты подтвердятся, то это станет станет предвестником переломного момента в квантовой науке.
Почему данные об этом эксперименте были опубликованы на сайте НАСА? В 2018 году Google заключил соглашение с НАСА об использовании суперкомпьютеров агенства для проверки расчетов, выполненных компанией с помощью квантовых компьютеров.
В общем итоге, какие бы не были результаты в расчетах Google, многие разработчики в сфере квантовых технологий опасаются, что текущие результаты эксперимента могут быть преувеличены и они обеспокоены фактом, что повышенные ожидания от неминуемого прогресса в этой области в краткосрочной перспективе приведут к возникновению нового технологического пузыря, который может быстро лопнуть.
Дарио Джил (Dario Gil), руководитель IBM Research, не советует использовать термин «квантовое превосходство» в качестве метрики для измерения прогресса в этой области. «Данный эксперимент и термин «квантовое превосходство» будут неправильно поняты почти всеми», — предостерег Джил. По его словам, это был особый лабораторный эксперимент, который на данный момент не имеет практического применения.
«Квантовые компьютеры никогда не будут господствовать над классическими компьютерами, а будут работать вместе с ними, поскольку у каждого есть свои уникальные преимущества», — заявил Джил.
Джим Кларк, директор Intel Labs по квантовым технологиям, обозначил такое достижение Google как значительный маркер в развитии квантовых компьютеров. Однако, по его словам, коммерчески жизнеспособный квантовый компьютер еще потребует многих достижений и решений в области НИОКР, прежде чем станет реальностью.
«Несмотря на то, что эта разработка все еще находится на первом этапе своего марафона, мы твердо верим в потенциал этой технологии», — добавил Кларк.
Эра квантовых вычислений началась: что означает успех эксперимента Google по достижению квантового превосходства
В конце октября компания Google официально объявила в журнале Nature о достижении квантового превосходства. Основатель Центра квантовых вычислений Техасского университета в Остине Скотт Ааронсон, разрабатывавший теорию для эксперимента, объясняет, чем квантовые вычисления отличаются от привычных двоичных, как маленький квантовый компьютер делает то же, что и суперкомпьютер размером с два баскетбольных поля, и для чего мы сможем использовать квантовые мощности.
«Квантовое превосходство» — меткое выражение физика Джона Прескилла, который в 2012 году назвал так способность квантового компьютера совершать вычисления с невиданной до сих пор для существующих суперкомпьютеров скоростью.
Вычисления при этом не должны быть полезными — они призваны лишь доказать сам факт, как в случае экспериментального самолета братьев Райт в 1903 году или первого в мире ядерного реактора Энрико Ферми в 1942-м.
Последние десять лет я занимался теоретическим обоснованием для экспериментов по достижению квантового превосходства. Работу Google я видел еще до публикации, поэтому я могу по крайней мере попытаться просто объяснить, что всё это значит.
Зачем нужен квантовый компьютер?
До недавних пор все компьютеры на планете, от больших ЭВМ 1960-х до вашего айфона или таких, на первый взгляд, экзотических изобретений, как нейроморфные компьютеры или ДНК-компьютеры, работали по одним и тем же принципам. Их сформулировал Чарльз Бэббидж в 1830-е годы и систематизировал Алан Тьюринг в 1930-е.
В ходе компьютерной революции менялись только количественные показатели: увеличивались скорость, объем оперативной и физической памяти, количество процессоров.
Но квантовые вычисления — это нечто совершенно иное. Это первая компьютерная модель со времен Тьюринга, которая изменит принципиальные основы вычислительных алгоритмов, позволяя выполнять невероятно сложные для традиционных компьютеров задачи.
Самые ожидаемые результаты квантовых вычислений — это возможность симулировать процессы химии и квантовой физики, а также разрушить большую часть систем шифрования, которые сейчас обеспечивают защиту данных в интернете.
Демонстрация компанией Google способностей квантового компьютера стала критической вехой компьютерной революции.
Квантовый компьютер: кубиты вместо битов
В лаборатории Санта-Барбары (Калифорния) команда Google под руководством Джона Мартиниса создала микрочип под названием «Сикомор». Этот квантовый чип состоит из 53 проволочных петель, вокруг которых ток может течь при двух разных энергиях, представляя собой 0 или 1. Чип располагается в криогенной холодильной машине, которая охлаждает провода почти до абсолютного нуля, делая их сверхпроводимыми. Такая температура необходима, чтобы на мгновение (точнее, на несколько десятков миллионных долей секунды) уровни энергии стали вести себя как квантовые частицы — кубиты (qubits, от quantum bits). Эти частицы могут находиться в состоянии так называемой суперпозиции — состояние 0 и 1 одновременно.
Суперпозиция печально знаменита тем, что ее очень сложно объяснить.
Многие популяризаторы используют образ, который заставляет физиков выть в муках: «Представьте, что кубит — это бит информации, который может быть сразу и 0, и 1 и исследовать эти состояния одновременно». Если бы у меня была возможность рассказать об этом подробно, я бы упомянул об амплитудах вероятности — ключевой концепции квантовой механики со времен Вернера Гейзенберга и Эрвина Шрёдингера.
Вот короткая версия: в повседневной жизни вероятность наступления какого-либо события может составлять от 0 до 100% — поэтому вы никогда не слышали о 30-процентной отрицательной вероятности дождя!
Однако первичные элементы, из которых состоит вся окружающая действительность (фотоны и электроны), подчиняются совершенно иным законам вероятности. Они измеряются амплитудами, которые могут быть положительными, отрицательными и даже комплексными (включая квадратный корень из −1).
Более того, если событие — скажем, фотон, врезающийся в какую-то точку на экране, — может произойти в одном случае с положительной амплитудой, а в другом случае с отрицательной, то обе вероятности могут взаимно уничтожиться: общая амплитуда станет равна нулю и событие никогда не произойдет. Это явление называется квантовой интерференцией, и именно она лежит в основе всего того, что вам кажется очень странным в квантовом мире.
Вернемся к кубитам. Кубит — это просто бит информации с двумя амплитудами вероятности: 0 и 1. Если вы наблюдаете за кубитом, вы заставляете его случайным образом принять значение либо 0, либо 1.
Однако если вы не наблюдаете за ним, то происходит интерференция амплитуд, и кубит выдает эффекты, свойственные обеим амплитудам. Вы не можете объяснить их только тем фактом, что кубит в состоянии 1 или в состоянии 0.
Один кубит соответствует двум состояниям, два кубита — уже четырем, а восемь кубитов могут принимать значения от 0 до 255.
Что происходит, если у вас не один кубит, а тысяча, и все они взаимодействуют друг с другом (в результате чего получается то самое состояние квантовой «запутанности» )? Законы квантовой механики действуют непреклонно — придется просчитывать все возможные значения всех тысяч бит. Это 2 в тысячной степени — больше, чем количество атомов в наблюдаемой Вселенной!
Если у вас 53 кубита, как в «Сикоморе» от Google, то получится 2 в степени 53, или около 9 квадриллионов значений.
В чем суть эксперимента по квантовому превосходству?
Цель эксперимента Google — с помощью 53 кубит «Сикомора» произвести вычисление, для симуляции которого обычному компьютеру действительно понадобилось бы 9 квадриллионов шагов.
Кубиты в «Сикоморе» расположены в прямоугольной сетке, которая позволяет каждому кубиту взаимодействовать с соседними. От обычного компьютера снаружи холодильной камеры к «Сикомору» идет сигнал, сообщающий каждому кубиту, как ему себя вести, с каким из соседей взаимодействовать и когда. Иначе говоря, это программируемое устройство — именно поэтому оно и называется компьютером.
В конце все кубиты измеряют, получая случайную строку из 53 битов. Какая последовательность взаимодействий используется для получения этой строки, неважно. В эксперименте Google они были случайными. Затем можно снова выполнить ту же самую последовательность, чтобы сэмплировать другую случайную 53-битную строку точно таким же образом — и так далее, так часто, как вам нужно.
По оценке Google, чтобы повторить пробное вычисление, которое заняло у «Сикомора» 3 минуты 20 секунд, понадобилось бы 10 тысяч лет и 100 тысяч традиционных компьютеров, на которых запущены самые быстрые на сегодняшний день алгоритмы.
Эта задача так сложна, что с помощью обычного компьютера оказалось невозможно даже проверить результаты вычисления! Так что для проверки работы квантового компьютера в самых сложных случаях Google полагался на аналогии с более простыми.
Почему IBM говорит, что Google ничего не достиг
Компания IBM, которая сконструировала свой собственный 53-кубитный процессор, тут же опубликовала опровержение.
Компания заявляет, что с помощью мощнейшего суперкомпьютера на планете она сможет повторить эти вычисления за 2,5 дня, а не за 10 тысяч лет. Для этого понадобится суперкомпьютер Summit в Национальной лаборатории Ок-Риджа в штате Теннесси, площадь которого занимает пару баскетбольных полей.
IBM утверждает, что может записать все 9 квадриллионов возможных состояний, используя не умещающиеся в моем воображении 250 петабайт физической памяти суперкомпьютера. Что характерно, IBM не считает, что такое моделирование будет легким: на момент написания этой статьи компания так и не провела его.
Кто и что в итоге доказал?
Сегодня мощнейшие суперкомпьютеры планеты с героическим усилием всё еще могут продемонстрировать малую долю мощности квантовых компьютеров. Но сам факт того, что в компьютерной гонке обычный и квантовый компьютер сравнялись, заставляет предположить, что очень скоро кое-кто вырвется вперед.
Будь у Google процессор не на 53 кубита, а на 60, для проверки результатов компании IBM понадобилось бы уже 30 суперкомпьютеров Summit. А на проверку 70 кубитов нужен суперкомпьютер величиной с огромный город.
Есть ли какая-то научная ценность в бодании двух технологических гигантов? Является ли формальное «квантовое превосходство», пока что не применимое к жизни, важной вехой? И когда вообще ждать от этого всего практической пользы? Предположим, Google все-таки достиг квантового превосходства — что конкретно это доказывает и кто вообще в сомневался в том, что квантовое исчисление мощнее двоичного?
Чем полезен квантовый компьютер?
Давайте начнем с практической пользы.
Шифрование. Протокол, который я разработал пару лет назад, использует для генерации случайных битов такой же процесс выборки, как и в эксперименте Google. Сам по себе он не впечатляет, но дело в том, что даже убежденному скептику можно продемонстрировать случайность битов, обеспеченную квантовой интерференцией. Надежная случайность битов необходима для шифрования, например, в случае с криптовалютами с доказательством доли владения (Proof-of-stake, или PoS) — экологичными альтернативами биткоина. Google, кстати недавно купил права на этот протокол.
Симуляция квантовых процессов природы. Еще одно практическое применение потребует больше кубитов и более высокое качество работы — как раз сейчас техногиганты спешат обогнать друг друга в конструировании такого устройства. Это небольшие квантовые компьютеры, которые смогут симулировать квантовые процессы химических веществ и материалов, помогая ученым в их исследованиях.
Симуляция квантовой механики, превосходящая количество амплитуд в реальности за счет компьютера, равного по мощности самой природе, — о таком применении говорил Ричард Фейнман в начале 1980-х годов, когда создал концепцию квантового компьютера.
Это всё еще самое важное применение этой технологии, которое поможет в разработке чего угодно: от аккумуляторов и солнечных батарей до удобрений и лекарств.
Достижение невероятных мощностей. Еще одна веха будущего — квантовое исправление ошибок. В теории эта технология позволит удерживать кубиты в правильном состоянии без помех в течение длительного периода времени.
Исследователи полагают, что квантовое исправление ошибок в итоге позволит квантовым компьютерам вырасти от пары сотен кубитов до машин с миллионами или миллиардами кубитов, что сделает мечту Фейнмана реальностью.
Но этого пока что никто не сделал — и неизвестно, когда это станет возможным.
Google доказал, что квантовая механика работает
В то же время эксперимент Google — это решающее доказательство жизнеспособности самой идеи. Построить квантовый компьютер так трудно, что с тех пор как ученые серьезно взялись за это дело в середине 1990-х, некоторые скептики утверждали, что это попросту невыполнимая задача. Кубиты, говорили они, всегда будут слишком хрупкими, чтобы их контролировать. И если законы квантовой механики предсказывают, что количество амплитуд вычислений растет по экспоненте — что ж, тем хуже для нашего понимания квантовой механики!
Эксперимент Google должен дать всем скептикам паузу для размышления. Очевидно, что устройство на 53 кубита действительно смогло просчитать 9 квадриллионов амплитуд, оставив позади все суперкомпьютеры на планете — пусть пока что и в совершенно бессмысленном вычислении.
Квантовая механика работает! Это вывод одновременно ожидаемый и поразительный, консервативный и радикальный.
Компьютерная революция началась с одного-единственного изобретения — транзистора. В дотранзисторную эпоху мы застряли на ненадежных электронных лампах. Но они свое дело делали — переводили абстрактную алгебру логики в электрический сигнал достаточно надежно, чтобы это было полезно практически.
У нас пока что нет квантовой версии транзистора: для этого нужно квантовое исправление ошибок. Чтобы добраться до этой точки, нам понадобятся огромные инженерные мощности, а возможно, и другие инсайты.
Но значение эксперимента Google по достижению квантового превосходства невозможно отрицать: после 25 лет попыток мы наконец оказались в «ламповой эре» квантовых вычислений.
Как Google продемонстрировала квантовое превосходство и к чему это приведет
В июле 2017 года на конференции Российского квантового центра в Москве Джон Мартинис — руководитель направления квантовых вычислений компании Google — в своей публичной лекции заявил о планах достижения квантового превосходства. Эта тема приковала к себе огромное внимание со стороны ученых и всех ведущих мировых СМИ. Факт существования квантовой гонки стал очевиден: на этой же самой конференции, помимо планов Google, был анонсирован самый мощный на тот момент квантовый симулятор, который был разработан группой Михаила Лукина в Гарвардском университете. Стало ясно, что крупные корпорации и лучшие исследовательские центры преследуют одну важную цель — продемонстрировать возможность квантового компьютера решать задачи, непосильные для традиционных классических компьютеров.
Что же такое квантовый компьютер?
Мы привыкли к традиционным способам кодирования информации в состояния «0» и «1». Классические компьютеры проводят свои расчеты путем построения логических операций над регистрами, содержащими битовые строки — наборы нулей и единиц. При этом в каждый момент времени регистр из N бит находится в одном из 2^N возможных состояний. За счет необычных квантовых явлений квантовый регистр может содержать в себе одновременно все возможные 2^N состояний. Он как бы проверяет все возможные варианты решения задачи одновременно. Таким образом, за счет управления квантовыми системами можно строить принципиально новые типы вычислительных устройств, которые способны оперировать огромным пространством состояний. Квантовые аналоги битов информации называются кубитами. Количество кубитов является важной (хотя и не единственной) характеристикой мощности квантовых компьютеров.
Почему мы верим, что квантовые компьютеры могут быть мощнее классических?
Причин для этого несколько. Во-первых, нам уже известен ряд квантовых алгоритмов, которые могут за короткое время решать задачи, на которые классическим компьютерам понадобятся миллионы лет непрерывных вычислений. Это задачи из сфер криптоанализа, моделирования сложных систем и т. д. Таким образом, квантовый компьютер может быть полезен в информационных технологиях, медицине, высокотехнологичном производстве и многих других сферах.
Во-вторых, промоделировать квантовую систему, состоящую из большого числа взаимодействующих квантовых частиц, очень затруднительно. Иными словами, с помощью классических компьютеров понять, как устроены квантовые системы, практически невозможно. Можно на классическом компьютере моделировать системы примерно из 50 кубитов. Это является одним из оснований верить в то, что порог квантового превосходства — возможности решать квантовым компьютером непосильные для классических машин задачи — находится за пределами 50 кубитов.
Несмотря на более-менее принятый консенсус относительно тезисов о мощности квантовых компьютеров, важным критерием является экспериментальное подтверждение квантового превосходства. Физика — наука экспериментальная. Да и без критики квантовых вычислений не обходится. Даже нобелевский лауреат Серж Арош когда-то написал статью «Quantum Computing: Dream or Nightmare?», в которой были описаны все сложности на пути к практическим квантовым вычислениям. Провести эксперимент по квантовому превосходству долгое время не удавалась. Определенные признаки квантового превосходства были зафиксированы уже в 2012 году в экспериментах группы Эммануэля Блоха, в которых квантовая система была промоделирована в тех режимах, где классические компьютеры не способны предсказать ее поведение. В 2017 году в экспериментах с программируемыми симуляторами Михаила Лукина и Криса Монро также исследовались квантовые системы за порогом возможностей классических компьютеров. Однако в силу специфичности задач о квантовом превосходстве говорилось не так однозначно.
Что показал эксперимент Google?
В эксперименте Google о превосходстве можно говорить гораздо более точно. Действительно, с экспериментальной демонстрацией квантового превосходства есть сложности. Сделать это на какой-то полезной задаче крайне затруднительно. Поэтому на помощь экспериментаторам пришли теоретики, которые предложили набор задач для демонстрации квантового превосходства. Отличительная черта этих задач в том, что они почти бесполезны с практической точки зрения. «Почти бесполезны» значит, что в них, может быть, и есть какая-то польза, но не столь насущная, как в квантовых алгоритмах для моделирования новых материалов с замечательными свойствами (например, высокотемпературной сверхпроводимостью) или алгоритме Шора, который может быть использован для взлома существующих криптографических алгоритмов. Тем не менее в эксперименте Google была использована именно «бесполезная» задача. Она связана с получением образцов (семплов) распределений в результате выполнения случайного набора квантовых операций. Чтобы не вдаваться в подробности, отметим, что про такую задачу известно, что классические компьютеры решают ее крайне плохо, а квантовые должны решать хорошо. Одно из возможных применений такого алгоритма, находящихся на стадии научных обсуждений, — это генерация случайных чисел.
Google реализовала эксперимент на своем чипе из 53 кубитов. По их информации, решение задачи на квантовом компьютере занимает порядка 200 секунд, тогда как на классическом суперкомпьютере решение задачи займет 10 000 лет. Информация об эксперименте появилась на сайте NASA, но сразу же была удалена. Тем не менее Financial Times удалось зафиксировать утечку. Комментировать данное событие сотрудники Google и их коллеги не могли из-за эмбарго, которое действует в научных журналах в момент рассмотрения статьи для публикации. Статья впоследствии вышла в журнале Nature. За это время подоспела и критика эксперимента со стороны компании IBM. Согласно их анализу, решение задачи на классическом суперкомпьютере можно выполнить не за десятки тысяч лет, а за считаные дни. Стоит отметить, что критика опирается на некоторые оценки, тогда как реальная эмуляция работы квантового процессора из 53 кубитов не была проведена.
К чему приведет квантовая гонка?
Несмотря на возможную критику, достижение Google — важнейший шаг на пути к практическим квантовым вычислениям, к возможности решать различные практически важные задачи с помощью квантовых компьютеров.
Текущую ситуацию лучше всего описал Скотт Ааронсон, назвав этот эксперимент Google битвой квантового Давида и классического Голиафа: квантовый компьютер всего из 53 кубитов соревнуется с самым мощным из построенных человечеством суперкомпьютеров. Не просто соревнуется, а побеждает. Порог квантового превосходства можно считать преодоленным. Что же дальше?
Следующий важный шаг — квантовое превосходство на полезных задачах. Квантовым компьютерам пророчат большое будущее в нескольких областях, в частности в задачах анализа химических соединений и химических реакций, а также в машинном обучении. Станет возможным синтезировать более прочные и легкие материалы, быстро подбирать лекарство по ДНК, оптимизировать транспортные потоки и производственные процессы. Полезное квантовое превосходство уже тесно связано с коммерческим успехом квантовых проектов, поэтому можно ожидать еще больших инвестиций и большего внимания к сфере квантовых технологий. Квантовая гонка переходит в качественно новое русло.
Китайцы сокрушили миф о квантовом превосходстве Google
Для этого понадобилось всего 60 видеокарт NVIDIA.
Группа исследователей из пекинского Института теоретической физики Китайской академии наук повторила эксперимент компании Google по демонстрации квантового превосходства. На решение специфической задачи квантовая система Google Sycamore затратила 3 минуты и 20 секунд. Ту же самую задачу новый алгоритм китайских учёных без затей решил за 5 дней всего на 60 видеокартах компании NVIDIA. Квантового превосходства Google не случилось. Ждём нового.
О достижении квантового превосходства — способности быстро решать задачи, на которые классическим компьютерам требуется буквально вечность — Google сообщила в октябре 2019 года. По словам компании, её квантовая система Sycamore решила за 200 секунд задачу, на решение которой самому быстрому на тот момент суперкомпьютеру IBM Summit потребовалось бы 10 тыс. лет. В IBM оспорили это утверждение. Компания заявила, что улучшенный алгоритм мог бы решить квантовую задачу Google за 2,5 дня. Правда, компания не подтвердила эти слова практическим экспериментом.
Вместо IBM заявление Google о квантовом превосходстве опровергли учёные из Китая. Они разработали алгоритм, который на 60 видеокартах NVIDIA на графических процессорах V100 и A100 решил задачу Google примерно за пять дней. Тем самым, кстати, китайские исследователи показали, что суперкомпьютеры тоже не всегда самые лучшие инструменты, и важна не сама вычислительная мощность, а умение ею пользоваться.
В то же время необходимо отметить, что поиск доказательств квантового превосходства той или иной квантовой платформы имеет больше спортивный характер, чем прикладной (китайцы тоже играют в эту игру). Но это позволяет нащупать границу между классическими и квантовыми вычислениями, ведь полной ясности в прикладных возможностях последней всё ещё нет. Китайцы, к слову, в новой пятилетке планируют перевести поиск квантовых алгоритмов из теоретической плоскости в практическую. Посмотрим, что из этого получится.
Найдены возможные дубликаты
Квантовые компьютеры в начале своего развития, а видеокарты уже образно ветераны. И даже сейчас достигнут существенный перевес по времени. Когда ничего нового из алгоритмов на видеокартах будет выжать невозможно, у квантовых компьютеров будет непаханное поле в плане роста.
Возможно и так, но это не отменяет того факта, что в гугл сильно напиздели по поводу 10 тыс. лет.
Здесь ещё могут не учитывать “подход” ибо алгоритм Гугла может быть построен как ИИ для поиска всех возможных решений, а алгоритм китайцев нацелен на поиск линейного решения по заложенному алгоритму. Но все же, тут более важно что в таких “соревнованиях” чаще всего люди делают самые большие шаги в развитии, возможно это очередное “колесо”, а мы пока что на спине носим
Что ж, покупка компа откладывается до следующего десятилетия
Ты предлагаешь мне играть в Майнкрафт, героев 3, симс, и Скайрим на этом хламе ? Подонок! Вон отсюда !
так V100 и A100 вполне себе можно купить. и цены на них почти не изменились.
@moderator, какая-то хуита со ссылкой на стену в контакте
А могли бы 5 миллиардов обезьян со счётами посадить, те решили бы за 23 дня.
Отсоси, квантовое превосходство!
Пусть с печатными машинками. Бессмертными обезьянами. На Бесконечность лет. Когда-то напишут всё, что писал человек во всех вариантах
Ну такое. Цифры всё же очень разные. Когда пойдёт речь о реальных задачах, то тайминги будут очень важны. Пускай китайчане соберут что-то своё на
Ща китайцев забанят за допинг и не признают результат.
Тем самым, кстати, китайские исследователи показали, что суперкомпьютеры тоже не всегда самые лучшие инструменты
А “60 видеокарт NVIDIA” это ещё не суперкомпьютер по мощности?
“Нахуй ваши самолеты – мы на плацкарте доедем, отсоси, Гугль”.
Для ЛЛ: китайцы примерно из шести старых Жигулей собрали самобеглую коляску, которая не уделала Феррари на Формуле-1, но пришла с очень неплохим результатом, все происходило в цифровой среде .
Из шести старых Жигулей собрали аппарат, который пришёл на пару минут позже, чем заявленная варп-ракета летающая со скоростью света от гугла. Либо аппарат хорош, либо гугл пиздаболы.
Но, ничего не понятно.
На решение специфической задачи квантовая система Google Sycamore затратила 3 минуты и 20 секунд. Ту же самую задачу новый алгоритм китайских учёных без затей решил за 5 дней всего на 60 видеокартах компании NVIDIA. Квантового превосходства Google не случилось.
Тут похоже опять кто то кого то изнасиловал ?
Надо просто дальше прочитать, гугл заявлял о превосходстве в 10 тысяч лет, а не о 5 днях.
ПК исполнилось 40 лет!
12 августа 1981 года вышел IBM 5150 – первый в мире персональный компьютер
Внутри трудился легендарный 16-разрядный Intel 8088 частотой 4,77 МГц под управлением ОС DOS. Он стоил огромные по тем временам $1565, а весил больше 11 кг, масса одной только клавиатуры равнялась 2,7 кг. К 1985 году продажи достигли отметки в 1 миллион. Журнал Time выбрал IBM 5150 «человеком года» и изобразил его на своей обложке.
Сообщество Мой Компьютер вконтакте
IBM PS/2 L40SX
Не так давно ко мне в руки попал один (а на самом деле три) интересный ноутбук производства компании IBM. Эта машина принадлежит линейке PS/2 и была выпущена в 1991 году, то есть за год до появления линейки IBM Thinkpad.
Характеристики этого компьютера таковы:
Процессор: Intel 386SX на 20МГц
Сопроцессор: Intel 387SX
Экран: монохромный Dual-scan диагональю 10″ VGA
Oперативная память 4МБ
Жесткий диск IDE 2.5″, который я заменил на CF карту объемом 256МБ
После того, как я разобрал и отмыл ноутбук, он стал выглядеть, как новенький.
Запустим машинку. Нас встречает Windows 3.11 на довольно блеклом экране со слабенькой подсветкой. Для того, чтобы наслаждаться играми, лучше подключиться к внешнему монитору, но при большом желании можно убивать фашистов в Wolfenstein и на встроенном дисплее 🙂
Следующий пост будет про игровой компьютер на основе нечастого ноутбука серии IBM Thinkpad с еще более редкой док станцией .
Ноутбук мой, поэтому ставлю соответствующий тег.
В России разработан пятикубитовый квантовый компьютер
Российские ученые создали первую отечественную пятикубитную интегральную схему для квантовых вычислений. Над ней работали специалисты МФТИ, и это полноценный российский прототип квантового процессора, который может использоваться в квантовом машинном обучении. Глава IBM Арвинд Кришна в начале 2020 г. открыто выразил сомнение, что Россия способна сделать прорыв в области квантовых вычислений.
Отечественный квантовый процессор
В России разработана первая интегральная схема на базе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Ее создали специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) в Лаборатории искусственных квантовых систем (ЛИКС), и, как сообщили CNews представители вуза, эту разработку можно считать прототипом квантового процессора.
Разработчики этой многокубитовой системы в своем официальном сообщении утверждают, что она уникальна и полностью управляема. С их слов, даже на нынешней стадии разработки она может применяться в квантовом машинном обучении – отдельной области науки на пересечении квантовой физики и современных технологий обработки информации.
Созданная в лаборатории МФТИ, интегральная схема была изготовлена при участии сотрудников Центра коллективного пользования (ЦКП) (еще одно подразделение МФТИ). На момент публикации материала она прошла ряд испытаний, которые показали, что все ее элементы работают именно с теми параметрами, на которые рассчитывали разработчики.
Шесть лет работы
Первый российский кубит, по словам научного сотрудника ЛИКС Алексея Болгара, был получен шесть лет назад, в 2015 г. непосредственно в этой лаборатории. С его слов, после этого сотрудники лаборатории и ЦКП продолжили работу в данном направлении. «Все эти годы сотрудники ЦКП МФТИ и лаборатории трудились над улучшением технологии изготовления сверхпроводящих квантовых структур с различной архитектурой. В результате сейчас мы имеем технологию, которая уже достаточно надежна для создания многокубитных вычислительных устройств. Созданная нами интегральная квантовая схема, в отличие от ранее разработанных в России прототипов, позволяет полностью контролировать состояние всех пяти кубитов. Такие интегральные схемы и необходимы для создания универсального квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах. Это большой технологический успех», – отметил Алексей Болгар.
Представители МФТИ отметили, что создание российской многокубитовой интегральной схемы стало возможным благодаря четырем факторам, и первый среди них – это значительное улучшение контроля геометрических и электрических параметров туннельных контактов. По словам представителей вуза, эти контакты можно считать «сердцем» сверхпроводящих кубитов, поскольку от качества и воспроизводимости их изготовления напрямую зависит работоспособность всей квантовой схемы.
Второй фактор заключается в наладке технологии изготовления микроволновых резонаторов, добротность которых в однофотонном режиме составляет сотни тысяч. Это тоже очень важная часть квантовых интегральных схем – они нужны для считывания квантового состояния кубитов.
Третий фактор – отладка процесса изготовления «навесных мостиков» (air bridge), необходимых для подавления паразитных резонансных модов, что положительно сказывается на добротности структур. Но самой важной составляющей, позволившей специалистам МФТИ создать многокубитовую схема, по их мнению, является накопленный ими за последние несколько лет опыт в этой сфере.
Планы на будущее
В МФТИ не уточняют, когда именно начнется эра российских квантовых компьютеров, как и не раскрывают свои дальнейшие планы по разработке новых многокубитовых интегральных схем и их внедрению. По словам Алексея Болгара, принимавшего непосредственное участие в разработке пятикубитовой схемы, Для каких-либо дальнейших действий в этой сфере необходимо модернизировать как ЦКП, так и лабораторию ИКС в составе МФТИ.
«Наши текущие результаты говорят о том, что технологические и измерительные возможности ЦКП и нашей лаборатории позволяют отработать и выполнить все этапы, необходимые для создания элементов квантовых процессоров, от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и ее измерений. Однако дальнейшее развитие работ по созданию управляемых элементов квантового компьютера и самого компьютера потребует модернизации “чистой зоны” ЦКП и дополнительного оснащения лаборатории современным исследовательским оборудованием», – отметил Алексей Болгар.
IBM сомневалась в успехах России
Компания IBM в лице своего генерального директора Арвинда Кришны (Arvind Krishna) выказывала сомнения в возможностях России создать собственный квантовый компьютер. В конце февраля 2020 г. Кришна, возглавивший IBM в апреле 2020 г., заявил, что IBM опережает другие страны «на десятилетия, а то и больше». На момент этого заявления Кришна, как сообщал CNews, занимал пост старшего вице-президента IBM по облачным и когнитивным решениям. Кришна также сообщил, что некоторые конкуренты компании, включая Google и ряд китайских предприятий, могут догнать IBM в ближайшие несколько лет. В потенциале России он усомнился: «Россия сообщила, что инвестирует несколько миллиардов рублей на создание квантового компьютера. Я полагаю, это вовсе не означает, что у них есть возможность сделать это», – отметил глава корпорации.
Арвинд Кришна ссылался на заявление директора по цифровизации госкорпорации «Росатом» Екатерины Солнцевой, сделанное в ноябре 2019 г. Она говорила о проекте по инвестированию в квантовые компьютеры не просто миллиардов, а десятков миллиардов рублей, точнее, 24 млрд руб.
Слова Екатерины Солнцевой подтвердились в июне 2020 г., когда в распоряжении CNews оказалась дорожная карта, подготовленная госкорпорацией «Росатом» в рамках соответствующего контракта с Правительством. В ней говорилось, что на развитие квантовых вычислений планируется вложить 23,6 млрд руб.
Основные затраты, согласно документу, будут связаны с разработкой квантовых процессоров, причем четырех разных типов. Также запланировано создание облачной платформы для доступа к квантовых вычислениям.
Что до IBM, то компания делает определенные успехи на поприще квантовых вычислений. К примеру, еще в начале января 2019 г. она продемонстрировала разработанный ее специалистами прототип квантового 20-кубитного компьютера в оригинальном компактном корпусе.
Система представляла собой квантовое вычислительное устройство четвертого поколения, заключенное в герметичный корпус в форме куба с гранью длинной 2,75 м, который был выполнен из боросиликатного стекла толщиной 1,27 см. IBM позиционировала новинку как устройство для научного и коммерческого использования.
Новый Nissan Leaf ZE1 2018
После невероятно успешного электрического автомобиля Nissan Leaf 2010 года, японская автомобильная компания приняла решение выпустить улучшенную, более прокачанную версию данного электромобиля. Так на свет появился новый электромобиль Nissan Leaf 2018 второго поколения. Это 5-дверный переднеприводный электрический хэтчбек, который предполагает передвижение в черте города и пригородные поездки. Формально Nissan Leaf 2 появился ещё в 2017 году, однако, активное производство началось в 2018 году. Это абсолютно новый электрический хэтчбек, который призван частично пересадить предыдущих владельцев с первого Лифа, а частично завоевать новые сегменты активно расширяющегося рынка. Итак, разберём его поподробнее…
Характеристики Nissan Leaf 2018
Электромобиль приобрёл аккумуляторную батарею ёмкостью 40 кВт*ч, которая позволяет электрокару Nissan Leaf 2018 иметь запас хода до 243 км. Заряжать её можно при помощи двух разъёмов: первый разъём для обычной домашней сети, второй — для специального зарядного устройства мощностью 50 кВт. Она способна зарядить батарею менее, чем за час. Также рекомендуем компактный электромобиль Zotye E200 ev.
Данная батарея питает электродвигатель мощностью 147 л.с. и крутящим моментом 320 Н*м. Разгон 0-100 км/ч составляет 8,3 сек. Это весьма неплохо для семейного хэтчбека.
Характеристики Nissan Leaf 2019
На выставке в Лас-Вегасе японская компания представила версию «Leaf e +». Она обладает более внушительными показателями. Так, например, ёмкость батареи выросла до 62 кВт*ч, что позволило новому Nissan Leaf 2019 увеличить запас хода до 364 км. Данный факт делает его серьёзным конкурентом для будущих европейских электро-хэтчбеков, таких как Peugeot e-208, анонс которых состоялся относительно недавно.
Что касается силовой части, то тут тоже виден рост. Мощность выросла до 204 л.с. А также электромобиль получил возможность заряжаться от устройства мощностью 100 кВт.
Дизайн
Интерфейс автомобиля теперь имеет 8-дюймовый дисплей с ПО, которое регулярно обновляется. Присутствует синхронизация с мобильным устройством, а также интегрирована система связи между машиной и домом. Аналоговый спидометр совмещён с цифровым на приборной панели. Автомобиль имеет ряд функций автопилота, позволяющий ему припарковываться и двигаться в рамках дорожной полосы. Однако, как такового автопилота здесь нет. Возможно, в следующих апгрейдах он появится.
Цена Nissan Leaf 2018
В 2018 году автомобили данной модели обоих поколений поставили свой личный рекорд по продажам. Количество проданных авто перевалило за 81 тыс.экземпляров, что можно считать невероятным успехом. Цена Nissan Leaf 2018 находится в районе $29 тыс. Но эта сумма представлена на родине и в США. Что касается Европ, то здесь стоимость Nissan Leaf 2-го поколения составит $32 тыс. Купить Nissan Leaf 2018 в России можно будет не менее, чем за 2 млн. рублей.
Цена Nissan Leaf 2019
Что касается приобретения версии Leaf e +, то купить новый Nissan Leaf 2019 в России, скорее всего, можно будет за 3,2 млн. рублей. Во всяком случае, такая сумма будет указываться на ценнике для стран Европы. В США Nissan Leaf 2019 будет на отметке в $35 тыс.
Вывод
Данный электромобиль уже активно продаётся во многих странах, и продажи только набирают обороты. Японская компания в очередной раз доказала, что чувствует желания потребителей и удовлетворяет их запросы. Она активно способствует наполнению автомобильного парка своими электрическими транспортными средствами, что способствует скорейшему переходу на электромобили. Нам остаётся лишь пожелать ей удачи. А также оставляйте отзывы о Nissan Leaf 2-го поколения. Хотели ли бы вы стать обладателем данного электрокара или может быть вы уже таковым являетесь?
