Оси мира паранормальное рядом
Для некоторых из нас, молниеносно-быстрые квантовые компьютеры кажутся замудренными теоретическими концептами, которые станут возможными только в далеком будущем. Не совсем так, если вы работаете в Google, недавно купившим квантовый компьютер D-Wave для возможных улучшений алгоритма поиска.
В знак того, что технология приближается ближе к практическому использованию, Google, НАСА и некоммерческая организация Universities Space Research Association (USRA) недавно объявили о формировании квантовой лаборатории искусственного интеллекта и оборудовали ее новым 512-кубитным квантовым компьютером D-Wave 2. Подобные компьютеры обещают быть на несколько порядков быстрее, чем классические компьютеры и намного лучше в “задачах оптимизации”, связанных с машинным обучением. Эта технология не только улучшит поиск Google, но и, возможно, послужит началу машин, способных на креативное мышление, то что мы ассоциируем с интеллектом. Задача вполне выполнимая, учитывая что уровень искусственного разума в 2013 достиг уровня интеллекта 4ех летнего ребенка.
Каждый компьютер D-Wave расположен в черном корпусе, внутри которого висит с потолка похожее на сталактит устройство. Ниобия чипа находится на кончике “сталактита” и охлаждается до крошечной доли градуса выше абсолютного нуля – в этот момент он становится сверхпроводником. Но помимо того, что этот чип холоднее, чем космос, сама структура и способ работы квантового компьютера отличаются от классической модели. Классические компьютеры решают проблемы путем систематического переключения транзисторов на 1 или 0. Квантовые компьютеры используют кубиты для представления обоих классических состояний (0 и 1), а также состояния между ними, обусловленное странной особенностью “суперпозиции” квантовой физики. В суперпозиции, кубит находится в состоянии 0 и 1 в одно и то же время, позволяя системе рассмотреть многочисленные проблемы одновременно.
Особенность суперпозиции делает эти компьютеры такими эффективными для решения задач оптимизации.
В своем блоге, Google предлагает вам рассмотреть пример того как компьютер ищет самую низкую точку в графике. Классический алгоритм начинает в случайной точке и проверяет, если он может опустится ниже этой точки, повторяя процесс, пока он больше не сможет спускаться ниже. Если не повезет с его отправной точкой, есть хороший шанс, что алгоритм застрянет в локальном минимуме, а не абсолютном минимуме – это одно из решений проблемы, но не является оптимальным решением.
Квантовый компьютер, тем временем, сможет рассмотреть несколько точек одновременно. Это повысит вероятность найти самую низкую точку в графике. Google является второй компанией, которая приобрела компьютер D-Wave. 14-летняя фирма продала 128-кубитый D-Wave 1 компании Lockheed Martin в 2011 году. Lockheed в последствии создал центр квантовых вычислений Lockheed Martin (ОСК) в том же году. Квантовый компьютер Lockheed с тех пор был усовершенствован до 512-кубитного D-Wave 2, и согласно газете New York Times, способности компьютера НАСА могут быть повышены до 2048 кубитов в ближайший год или два. Компьютер D-Wave поднял немало споров на протяжении многих лет. Ранние версии этого компьютера не обладали возможностями, которые так нахваливала фирма-производитель, что заставило экспертов сомневаться в том, действительно ли компьютер серии В-Wave – квантовый.
Тем не менее, в последние годы D-Wave начал получать поддержку критиков. В прошлом году, фирма пригласила независимого эксперта, Екатерину МакГеох (Catherine McGeoch) из Университета Амхерст, чтобы измерить, насколько быстро их машина может решать конкретные задачи.
В некоторых задачах оптимизации, D-Wave перегнал классический компьютер в поиске решений, сделав задачи в 3600 раз быстрее. Но если проблема не будет специально адаптирована к вычислениям на квантовом компьютере, его производительность не будет отличалаться от классического.
Соответствует ли D-Wave определению квантовых компьютеров может быть в значительной степени академическим вопросом. Google и его партнеры провели строгие тесты перед тем как подтвердить утверждения производителя.
Директор D-Wave, Колин Уильямс (Colin Williams) сказал New York Times в своем интервью:
Чем сложнее были проблемы, тем быстрее был D-Wave. Для большинства задач, он был в 11,000 раз быстрее, а в более сложных 50 процентах он превзошел классический компьютер в 33,000 раз. В верхних 25 процентах, он был в 50,000 раз быстрее.
Согласно блогу Google, компания уже разработала некоторые квантовые вычислительные алгоритмы. Поскольку D-Wave настолько хорош в решении конкретных проблем, они думают, что некое сочетание классического и квантового процесса может оказаться идеальным. Возможно, будущие квантовые чипы улучшат работу устройств обработки графики (GPU). Или, может быть “неокортекс” будущего Искусственного Интеллекта будет состоять из квантового чипа, в то время как остальные части будут классическими.
Еще многое предстоит сделать, прежде чем эти машины найдут практическое применение, но Google считает, что “квантовое машинное обучение может обеспечить самый оптимальный процесс решения проблем в рамках известных законов физики”
