Искусственный интеллект, квантовые вычисления, робототехника и блокчейн. Какова реальность этих технологий в наше и будущее время?

0
14
DOI: ESTE ARTIGO AINDA NÃO POSSUI DOI SOLICITAR AGORA!
Classificar o Artigo!
ARTIGO EM PDF

ОРИГИНАЛ СТАТЬИ

CHAGAS, Edgar Thiago de Oliveira [1]

CHAGAS, Edgar Thiago de Oliveira. Искусственный интеллект, квантовые вычисления, робототехника и блокчейн. Какова реальность этих технологий в настоящее и будущее времена?. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. 04 год, Эд. 06, Vol. 09, стр. 72-95. Июнь 2019 года. ISSN: 2448-0959

РЕЗЮМЕ

В таких областях, как искусственный интеллект, необходимо использовать другие типы компьютеров и архитектур. Например, в алгоритмах распознавания изображений или обработки речи последовательное выполнение и хранение архитектуры Von Neumann (очень эффективнодля других приложений) становится ограничением, ограничивающим производительность этих систем. В этой предпосылке нынешняя работа направлена на анализ искусственного интеллекта, квантовых вычислений, робототехники и блокчейна, с тем чтобы отразить реальность этих технологий в текущее и будущее время.

Ключевые слова: искусственный интеллект, квантовые вычисления, робототехника, блокчейн.

1. ВВЕДЕНИЕ

Эта статья призвана отразить концепции, связанные с классическими вычислениями и квантовыми вычислениями. Таким образом, работа предлагает проанализировать текущие компьютеры, а также их ограничения и представления о будущем. Для такого анализа будут представлены основные концепции архитектуры фон Неймана и квантовых вычислений. Цель состоит в том, чтобы обсудить значение этих концепций сосредоточены на компьютерных наук. В этом смысле исследование описывает историю разработки микропроцессоров из обзора квантовых вычислений. Основное внимание уделяется разграничению основных особенностей традиционных вычислений и квантовых вычислений. Наконец, мы предлагаем подумать об основных технических трудностях, возникающих при строительстве квантовых компьютеров, а также в некоторых исследованиях в этой области.

2. КЛАССИЧЕСКИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Сегодня компьютеры выполняют различные действия, требующие значительного времени обработки и выполнения. Поиск сокращения времени выполнения этих видов деятельности привел исследователей к разработке машин все быстрее и быстрее. Однако наступит время, когда физические границы помешают созданию более быстрых устройств. В этом контексте законы физики накладывают ограничение на миниатюризацию цепей. Таким образом, в будущем транзисторы будут настолько малы, что кремниевые компоненты будут почти молекулярными по размеру. На микроскопических расстояниях законы квантовой механики имеют эффект, заставляя электроны перепрыгивать из одной точки в другую, не пересекая пространство между ними, вызывая множество проблем.

Современные компьютеры основаны на архитектуре фон Неймана. Он был венгерским математиком еврейского происхождения, но натурализован как американец. Фон Нейман внес вклад в развитие совместной теории, функционального анализа, эродической теории, квантовой механики, информатики, экономики, теории игр, численного анализа, гидродинамики взрывов, Статистика и другие различные области математики. Он считается одним из самых важных математиков TWENTIETH века. Компьютер, основанный на архитектуре Von Neumann, четко различает элементы обработки и хранения информации, то есть имеет процессор и память, отделенную коммуникационным автобусом. В компьютере фон Неймана появились два аспекта: организация памяти и лечение.

Современные компьютеры имеют те же стандарты, что и архитектура фон Неймана. Это решение делит компьютерное оборудование на три основных компонента: память, процессор, ввод и выходные устройства. Инструкции и данные программы «Магазины памяти»; Процессор отвечает за извлечение инструкций и данных из памяти, их выполнение, а затем хранение значений, полученных в устройствах памяти и ввода (таких как клавиатура, мышь и микрофон) и выходных устройств (таких как монитор, динамики и принтер) Разрешить взаимодействие с пользователем, отображение, как для данных, так и инструкций, связанных с обработкой результатов. Слова, хранящиеся в памяти, могут содержать операторы и данные. В свою очередь, обработка является последовательной и может включать условные или безусловные отклонения.

Присутствие счетчиков программы (приращенных каждым утверждением) и основной памяти (включая исполняемые программы и их файлы данных) отражает эти характеристики. Это две наиболее важные особенности архитектуры Von Neumann, так как они определяют не только сам компьютер, но и все связанное с ним содержимое из сложных алгоритмов для решения некоторых проблем эффективности. Чтобы еще раз проиллюстрировать важность этих характеристик архитектуры фон Неймана, рассмотрим следующий пример. Когда программист разрабатывает программное обеспечение, он пишет алгоритм (набор инструкций) для решения проблемы.

То, как большинство программистов проектирует и реализует это решение, последовательно, не только потому, что люди думают в порядке, но и потому, что компьютеры, построенные и используемые 50 лет назад, работают последовательно. Программирование (структурная, логическая или функциональная) и последовательная обработка являются прямыми последствиями архитектуры фон Неймана. Даже новые парадигмы программирования, такие как объектная ориентация, по-прежнему ограничиваются этими понятиями. Несмотря на некоторые ограничения, этот способ организации компьютеров очень эффективен для большинства видов деятельности, выполняемых современными компьютерами. Возможно, нет лучшего способа сделать математические вычисления, отсеить текст, хранить данные или получить доступ к Интернету, потому что компьютеры фон Неймана являются лучшей машиной для этих задач.

Однако для конкретных областей развития, таких, как шифрование, может потребоваться новый компьютерный инструмент, а также новая стратегия решения проблем и, таким образом, поиска решений. Программы шифрования в настоящее время работают эффективно, потому что они не подходят для разложения в больших количествах, таким образом, обладая более чем несколько сотен и больше, чем емкость самых современных машин. Трудность разложения большого количества не может быть отнесена только к материалам. Это может быть вызвано аспектами, связанными с программным и аппаратным обеспечением.

Нельзя сказать, что задача текущей машины выполнить этот характер неэффективна, поскольку текущий компьютер не имеет достаточной мощности или скорости обработки. Проблема может заключаться в отсутствии знаний (или творчества) при разработке необходимых алгоритмов. Поэтому нынешних процессоров может быть даже достаточно, чтобы решить проблему массового разложения, однако люди не понимают, как реализовать алгоритм. С другой стороны, отсутствие такого алгоритма может быть результатом отсутствия достаточно мощного компьютера. Истина заключается в том, что исследования не являются решающими, так как источник проблемы, связанной с оборудованием, программным обеспечением или и то и другое неизвестно.

2.1 АВТОМАТИЗАЦИЯ, ПУТЬ В СОВРЕМЕННЫЙ МИР

В капиталистической системе глобализация предпринимает решения на мировых рынках труда, поэтому автоматизация функционирует как основа для сохранения конкурентоспособности компаний. Это уже реальность отраслей, потому что технология стала важным элементом. Предлагаемая тема также связана с тем, что рабочие места, создаваемые в условиях автоматизации, являются обратно пропорциональными. Автоматизация является необходимым вложением средств для крупных, средних и малых компаний. Устаревшие машины препятствуют производству и в конечном итоге являются преобладающим фактором для ухода многих компаний с рынка. В этом контексте компьютеры отвечают за оптимизацию бюрократических услуг, а также за передачу точной и быстрой информации компаниям, а также за роботов, а также за ускорение рынка.

Очевидно, что технология сократила количество рабочих мест, но сделала потребителей более требовательными, а также повысила гибкость и конкурентоспособность в торговле. При этом расходы компаний сократились, а прибыль увеличилась. Облигации занятости генерируют бремя для компаний с налогами, уплаченные под работников, будучи машинными инвестициями высокой стоимости, но это прекращает или уменьшает расходы с этими и приносит, быстро, возвращение вложенного капитала. Работники всегда должны быть рециркуляции и совершенствования себя через курсы и тренинги, потому что рынок труда становится все более конкурентоспособным, так что те, кто не перерабатывать себя в конечном итоге получить маржу эволюции.

Она растет, в капиталистических странах, озабоченность эволюцией, которая происходит в области биологии, микроэлектроники, среди других. Destarte, концерн достигает модернистской расы, потому что есть быстрое преодоление машин; Но он также имеет объект работников, которые теряют свою работу. Часто, в компаниях, возвращение старых сотрудников в школьные банки. Это свидетельствует о том, что компании полагаются на квалифицированную рабочую силу и, таким образом, получить динамизм и качество, чтобы конкурировать.

2.2 ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ

История промышленной автоматизации имела свою возможность с производством сборочных линий автомобильного характера. Одним из самых выразительных примеров является Генри Форд. Это получило место на рынке в десятилетии 1920 года. С этого периода технический прогресс приобрел силу в самых разнообразных областях, связанных с автоматизацией, что привело к значительному повышению качества и количества продукции, главным образом в области сокращения расходов. В этом контексте развитие автоматизации в целом связано с эволюцией микроэлектроники, которая в последние годы приобрела больше сил и пространства. Примером этого процесса является создание контроллера Программируемой логики (PLCS).

Этот инструмент появился в десятилетии 1960 года, с целью замены кабины панелей, так как они имели больше негативных, чем положительные характеристики, главным образом потому, что они занимали очень выразительное физическое пространство. Таким образом, с момента необходимости внесения изменений в логическое программирование процессов, выполняемых электрическими соединениями с фиксированной логикой, требовались перерывы в производственном процессе в ущерб необходимости повторного подключения Элементы управления панелью. Эта практика заняла много времени, поэтому были огромные потери в производстве, а также было высокое потребление энергии.

В этом контексте в 1968 году в Hidramatic подразделении "General Motors Corporation" был проведен эксперимент, посвященный логике управления. Предполагалось, что программирование ресурсов, связанных с программным обеспечением, связано с использованием периферийных устройств, с тем чтобы они могли выполнять входные и выходные операции с микрокомпьютера с потенциалом программирования. Этот эксперимент значительно снизил затраты на автоматизацию времени. Таким образом, с созданием микропроцессоров больше не приходилось использовать большие компьютеры. Таким образом, ПЛК (название, данное эксперименту) стала изолированной единицей, получив за это часть ресурсов.

Они являются интерфейсом программирования и работы в простой способ для пользователя; Арифметические инструкции, а также манипуляции данными; Возможности связи от сетей PLC и новые возможности конфигурации, специфичные для каждой цели, из сменных модулей. В этом смысле, с более комплексного представления о заводском этаже с корпоративной средой, все организационные решения, связанные с производственной системой, начали приниматься через концепции, которые голосовали по качеству, на основе, В конкретных и текущих данных, полученных от различных блоков управления. Таким образом, производители CLPs должны понять основное неравенство: программное и аппаратное обеспечение для производства систем SCADA, а также для других специализированных систем.

Таким образом, программное обеспечение SCADA оформляется из разных размеров и операционных систем, а также имеет несколько функций. Чтобы быть представленным в качестве полных инструментов, добавить в SLP, чтобы конкурировать. Однако, в области приборов, эта революция заняла более медленно, потому что необходимо было оборудовать инструменты более интеллекта, а также сделать их общаться в сети, то есть, так что стандартные 4-20 мА может передавать аналоговые сигналы, должны Дайте свое место цифровой передачи. Этот принцип был разработан на основе протокола, который воспользовался существующей проводкой, тем самым переправив цифровые сигналы по аналоговым сигналам 4-20 мА. Этот протокол (HART) был не более чем паллиативным, хотя он остается до сих пор в своей взаимосвязи.

Это явление также представляет собой форму реакции на развитие и существование новых технологий, поскольку впоследствии было создано огромное количество шаблонов и протоколов, которые пытались показать себя уникальными и лучшими. В современном контексте Plcs используются, прежде всего, для внедрения последовательных взаимосвязанных панелей, для управления сетками, для систем управления ячейками производства, среди других. Они также встречаются в процессах, связанных с упаковкой, розливом, консервированием, транспортировкой и обработкой материалов, обработкой, выработкой электроэнергии, в системах управления воздухом, в системах Безопасность, автоматизированная сборка, линии краски и системы очистки воды в пищевой, автомобильной, химической, текстильной, пластмассовой, целлюлозно-бумажной, фармацевтической, сталелитейной и металлургической промышленности.

3. ИСТОРИЯ

В 1965 году Гордон Мур, соучредитель Intel, одного из ведущих производителей микропроцессоров, сделал предсказание, которое стало известно как закон Мура. По его словам, количество транзисторов микропроцессора будет согнуться с примерно постоянными временными интервалами от одного до трех лет. Это означает экспоненциальный прогресс в эволюции обработки машин. В этой связи было установлено, что закон действует с тех пор и до настоящего времени, когда было отмечено, что вычислительная мощность удваивается примерно каждые 18 месяцев.

3.1 ПРОИФ КВАНТУМ КОМБИКТОВ

Квантовые процессоры, кажется, будущее вычислений. Нынешняя архитектура, включая использование транзисторов для создания процессоров, неизбежно достигнет своих пределов в течение нескольких лет. Тогда необходимо будет разработать более эффективную архитектуру. Почему бы не заменить транзистор атомом? Квантовые процессоры имеют потенциал, чтобы быть эффективным, и в считанные секунды, текущие процессоры не могут быть завершены даже в миллионы лет.

3.2. ПОЧЕМУ КВАНТУМ КОМПОНИТеИ

В самом деле, микропроцессоры дизайнер сделал значительную работу. За последние три десятилетия, с появлением Intel 4004, скорость обработки первого в мире микропроцессора выросла выразительно. Чтобы получить представление, i8088 является процессор, используемый в XT выпущен в 79, он имеет оценочную мощность обработки только 0,25 меглопов, или только 250000 операций в секунду. Pentium 100 обработал 200 меглопов и 200 миллионов операций, в то время как 1,1 ГГц Athlon обрабатывает почти 10 гигафллопфлопов, в 40 000 раз быстрее, чем 8088.

Проблема в том, что все современные процессоры имеют общее ограничение: они состоят из транзисторов. Решение для производства более быстрых чипов заключается в уменьшении размера транзисторов, которые их производят. Первые транзисторы появились в десятилетии 1960 года, примерно размером с фосфорную головку, в то время как нынешние транзисторы составляют всего 0,18 микрона (1 микрон и 0,001 мм). Тем не менее, он приблизился к физическим пределам вопроса, так что двигаться вперед, вам придется заменить транзисторы для более эффективных структур. Таким образом, будущее процессоров, кажется, зависит от квантовых процессоров.

3,3. MOORE'S LAW

К одной из самых известных концепций вычислений подходит так называемый закон Мура. В середине 1965 года Гордон Мур, тогдашний президент Intel, предсказал, что число транзисторов чипов будет увеличиваться на 60%, при тех же затратах, каждые 18 месяцев. По прогнозам Мура, скорость компьютеров будет удваиваться каждые полтора года. Этот закон сохраняется с момента публикации первого PC1 в 1981 году. Первым микропроцессором, произведенным корпорацией Intel, стал 4004. Он имел 4-разрядный процессор, с "только" 2300 транзисторов. Его эксплуатационная скорость составила 400 кГц (килогерц, а не мегагерц). Технология производства достигла плотности в 10 микрон. Сделано в 1971 году, это был первый микропроцессор в одном чипе, а также первый доступный на рынке. Первоначально разработанный для компонента калькуляторов, 4004 был использован несколькими способами.

В настоящее время самым передовым процессором Intel является Core i7-3960X, с шестью реальными ядрами и двенадцатью сегментами 3,3 ГГц, до 3,9 ГГц, благодаря технологии Turbo Boost. Этот процессор имеет 2,27 миллиарда транзисторов по 22 нанометра каждый, в тысячу раз меньше диаметра пряди волос; Чип кремния. Однако в какой-то момент в будущем даже эксперты не знают точно, когда будет достигнута кремниевая граница и технология не сможет продвинуться вперед. Поэтому производителям чипов придется перейти на другой материал. До этого дня еще далеко, но исследователи уже изучают альтернативы. Графен получает большое внимание в качестве потенциального преемника кремния, но OPEL Технологии считает, что будущее в комплексе под названием арсенид галлия, также называемый молекулярной формулы GaAs.

Даже если эта новая технология достигнет своих пределов и другая технология увенчается успехом, она в конечном итоге достигнет атомной границы. На этом уровне, это физически невозможно сделать меньше вещей. Это требует реализации детального анализа, поскольку он приводит к одному из самых важных выводов о численных расчетах. С момента появления первого цифрового компьютера, не было никаких серьезных изменений. То, что произошло в последние 60 лет было развитие технологий. Меньше, быстрее компьютеры прибыли. Клапан перемещается к транзистору и, наконец, перемещается к микрочипу. На самом деле, это пример, связанный с эволюцией скорости. Однако, правда что более мощный компьютер никогда не был установлен.

В этом контексте все современные компьютеры являются XT (XT является одним из первых персональных компьютеров IBM, оснащенным названием чипа 8086, оригинальный ПК IBM сопровождается дешевой версией 8088, 8086). ИТ развивались с точки зрения скорости, но не с точки зрения вычислительной мощности. Цифровые технологии рано или поздно неизбежно достигнут своих пределов. С физической точки зрения, невозможно увеличить скорость процессора. Это потребует изменения самого компьютера или открытия новых технологий. С этой целью необходимо изменить архитектуру фон Неймана. Архитектурные изменения включают реорганизацию компьютерных компонентов для улучшения функциональности устройства.

Таким образом, некоторые ограничения, подразумеваемые архитектурой фон Неймана, будут устранены. Сегодня изучается несколько нетрадиционных вычислительных решений. Некоторые даже связаны с использованием молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Среди различных альтернатив исследуемым цифровым компьютерам наиболее интересными и перспективными являются квантовые компьютеры. В следующем разделе этой статьи обсуждается развитие квантовых знаний в этой области человеческих знаний, таким образом, будут описаны основные понятия, связанные с поколением, эволюция, масштаб, будущие перспективы и проблемы, присущие вычислениям квантового характера.

4. КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Квантовые компьютеры в основном работают по правилам, связанным с квантовой неопределенностью. Когда он достигает уровня одной частицы, ничто не является абсолютным (электрон может быть повернут так или иначе, но смесь спинов также может присутствовать). На квантовых компьютерах основной единицей информации является квантовые биты (кубиты). Кубиты могут иметь значения 0 или 1, а также обычные биты (двоичные числа). Разница в том, что кубитовые значения могут иметь значения 0 и 1 одновременно. Именно в этом свойстве, что есть все вычислительные мощности квантовых компьютеров.

Рисунок 1: Квантовая вычисления

Источник: Inforchannel

Квантовая вычисления исследует преимущества когерентной квантовой суперпозиции для достижения квантового параллелизма: одновременно, достигая одной и той же операции при различных значениях кубитов. Это возможно только из-за фундаментальной разницы между кубитом (кубитов известны) и классикой: в то время как классические биты могут быть только в состоянии 0 или 1, кубитовые могут быть перекрыты в этих состояниях 0 и 1. Когда есть два кубитов, кубитовые кубитовые кубиты могут существовать как сочетание всех возможных двух цифр. Добавив третий кубит, все три возможных числа битов могут быть объединены. Система выросла в геометрической прогрессии. Таким образом, коллекция кубитов может представлять линию чисел, а квантовые компьютеры одновременно могут обрабатывать все записи данных одновременно.

Концепция квантовых вычислений не так сложна, как базовая единица измерения классического компьютера. Это может занять значения 0 или 1 бит. Именно эта особенность делает квантовые структуры настолько мощными. Описанный предшественник является квантовым спином, но автомат также предлагается переместить квантовую структуру. Основная единица этого типа компьютера состоит из четырех квантовых ячеек квантовых точек, поэтому каждая единица имеет два электрона, которые стремятся оставаться неподвижными. Другими словами, в состоянии, потребляемом меньше энергии, формула Кулона указывает на то, что отталкивающие силы обратно пропорциональны расстоянию механизма отталкивания, так что чем ближе сила, тем больше вероятность отбить. Таким образом, они, как правило, занимают квантовые точки на обоих концах клетки, что приравнивается к вращающейся на компьютере с квантовым вращением. Однако этот метод требует очень низкой рабочей температуры: 70 мг.

Квантовая ячейка используется для создания структуры, образованной квантовой из 5 ячеек: три входные ячейки, одна ячейка "манипуляции" и один выход. Эта структура называется вхотливым деревом. Работа структуры нити в основной форме заключается в следующем: Отталкивание электронов поддерживает по крайней мере поляризацию, так что обработанные клетки индуцируются, чтобы взять на себя состояние большинства входных блоков. Наконец, выходная единица копирует результат таким образом, чтобы поляризация блока не влияла на расчет обрабатывающего устройства.

Но есть еще некоторые проблемы, не с точки зрения архитектуры, но в процессе построения квантовых компьютеров, потому что одной из причин ошибки является сама среда: воздействие на окружающую среду может вызвать изменения в кубитах, которые могут вызвать Несоответствия в системе, недействительными. Другая трудность заключается в том, что квантовая физика указывает на то, что необходимо измерить или наблюдать суперпозицию поведенческих состояний отказа квантовой системы. То есть, если вы читаете данные во время запуска программы на квантовом компьютере, вся обработка будет потеряна.

4.1. ШОР АЛГОРИТМ

Развитие квантовых вычислений началось в 1950 году, когда были рассмотрены законы физики и квантовой механики, применимые к информатике. В 1981 году в Массачусетсе в Технологическом институте состоялась встреча: Массачусетский технологический институт обсудил этот вопрос. На этой встрече физик Ричард Фейнман предложил использовать квантовые системы на компьютерах, защищая, что они имеют больше вычислительной мощности, чем обычные компьютеры. В 1985 году Дэвид Дойч (David Deutsch) из Оксфордского университета описал первый квантовый компьютер. Это квантовая машина Тьюринга, которая может имитировать другой квантовый компьютер. Не было никакого значительного прогресса в исследованиях по этому вопросу, поэтому почти десять лет спустя Питер Шоу, исследователь AT и T, провел исследование 1994 года, чтобы разработать алгоритм фактора гораздо быстрее, чем традиционные компьютеры.

Алгоритм использует свойства квантового компьютера для выполнения разложения больших рядов (примерно 10 200 чисел) в полиномиальное время. Этот алгоритм, называемый алгоритмом Шора, опубликован в статье "Алгоритмы квантовых вычислений: разложение дискретных логарифмов". Алгоритм использует свойство квантовой суперпозиции, чтобы уменьшить сложность проблемы времени решения от экспоненциального к полиномиальной с помощью конкретной квантовой функции. Понимание квантовых функций, используемых в алгоритме Шора, требует довольно обширной и сложной математической интерпретации, которая выходит за рамки данной статьи.

Прямое применение алгоритма Шора применимо к области шифрования. Безопасность общедоступных ключевых криптографических систем зависит от сложности разложения очень больших чисел. Безопасность системы шифрования скомпрометирована фактической реализацией компьютера, способного быстро выполнять эти вычисления. Космическое агентство США (НАСА) и Google инвестируют в квантовые вычисления для будущего вычислительной техники и готовятся использовать новейшие машины D-Wave.

4.2 Квантум КОМПЬЮТЕР D-WAVE

Новая версия D-Wave, квантовый компьютер поможет в поиске НАСА для внеземного мира до конца 2013 действует в основном для улучшения сервиса. D-Wave TWO Computer-1 512-битных компьютеров в скором времени будет введен в эксплуатацию в новой лаборатории квантового искусственного интеллекта, созданной НАСА, Google и USRA (Ассоциация исследований Космического университета). Инженерный директор Harmut Neven Google опубликовал в блоге компании заметку с описанием целей Организации. Он считает, что квантовые вычисления могут помочь решить вопросы информатики в некоторых, особенно в области искусственного интеллекта. Искусственный интеллект построен из лучших моделей в мире, чтобы сделать более точные прогнозы.

Для лечения этой болезни необходимо разработать более эффективную модель заболеваний, а также для разработки более эффективной экологической политики необходимо разработать более эффективные глобальные климатические модели. Чтобы создать более полезную службу поиска, необходимо лучше понять проблемы и контент, доступные в Интернете, чтобы получить лучший ответ. Невен, согласно коммюнике, сообщает, что новая лаборатория преобразует эти теоретические идеи в практику. Таким образом, монтажные работы машины D-Wave начались в НАСА в исследовательском центре Эймса, месторождение Моффетт в Калифорнии. Штаб-квартира Google в Маунтин-Вью, пребывание в нескольких минутах ходьбы.

Это партнерство представляет собой последний прорыв D-Wave. D-Wave является претензией, для обоих, был построен и продан первый в мире коммерческий квантовый компьютер канадской компании. Многие академические лаборатории работают над созданием только небольшого квантового квантового компьютерного номера, исследователи, связанные с D-Wave, работают так, что машина может оставить меньше сомнений. Несколько лет назад многие известные специалисты по квантовым вычислениям скептически отнеслись к IEEE Spectrum. На самом деле, D-Wave удалось завоевать некоторые бывшие comentaristas. Компания позволяет D-Wave получить доступ к независимым исследователям. По крайней мере в двух случаях такая открытость привела к последствиям для утверждений о квантовых вычислениях и корпоративной деятельности. D-Wave приобрела больший авторитет, когда она впервые коммерциализировала Lockheed Martin в 2011 году.

По словам представителя Google, новая лаборатория квантового искусственного интеллекта представила новый D-Wave Two для тщательного тестирования, прежде чем машина была одобрена. В частности, тест требует, чтобы компьютер решил некоторые проблемы оптимизации, по крайней мере в 10000 раз быстрее, чем классический компьютер. В другом случае машина D-Wave получила наивысший балл в стандартном издании игры SAT. В течение многих лет Google использовала оборудование D-Wave для решения проблем машинного обучения. Компания разработала компактный и эффективный алгоритм машинного обучения для распознавания образов, полезных для энергосберегающих устройств, таких как смартфоны или планшеты. Другая аналогичная машина оказалась очень подходящей, когда, например, высокий процент изображений в онлайн-альбомах был неправильно отсортирован для решения проблемы «загрязнения» данных.

НАСА, тем временем, надеется, что технология может помочь ускорить поиск далеких планет вокруг Солнечной системы, а также поддерживать будущее пространство, человека или роботов центров управления полетами. Исследователи из НАСА и Google не будут монопоблику использовать новый D-Wave Twono лаборатории машины. USRA намерена предоставить систему американскому научно-исследовательскому сообществу – решение, которое поможет D-Wave преодолеть скептиков. Об этом сообщила авиакомпания Lockheed Martin. Так, за $1 млрд в начале 2013 года было объявлено о покупке D-волны вскоре после этого, что представляет собой модернизацию, впоследствии, машины D-Wave One.

4.3 ТЕСТ: DIGITAL COMPUTER X КВАНТУМ КОМАНТ

Впервые квантовый компьютер был поставлен, чтобы конкурировать с общим ПК и квантовый компьютер выиграл спор с Slack. Термин квантовые вычисления всегда ассоциируется с идеей "в будущем", "когда они становятся реальностью", "если они могут быть построены" и тому подобное. Это восприятие начало меняться в 2007 году, когда канадская компания D-Wave представила компьютер, который, как она утверждала, делает расчеты на основе квантовой механики. Скептицизм среди исследователей и ученых темы был велик. Тем не менее, в 2011 году, научное сообщество имело доступ к оборудованию и может atmore, что квантовый процессор D-Wave действительно квантовой. Кэтрин МакГеох из Университета Амхерста в США была нанята D-Wave, чтобы сделать сравнение между D-Wave, который использует "адиабатические квантовые вычисления" и общий КОМПЬЮТЕР. По словам исследователя, это первое исследование, чтобы сделать прямое сравнение между двумя вычислительными платформами: по ее словам: "Это не последнее слово, а скорее начало в попытке выяснить, что квантовый процессор может или не может сделать".

Квантовый процессор, сформированный 439 кубитов катушек ниобия, был в 3600 раз быстрее, чем обычный ПК при выполнении расчетов, связанных с проблемой комбинаторной оптимизации, которая заключается в том, чтобы свести к минимуму решение уравнения, выбрав значения определенных переменных. Расчеты такого рода широко используются в алгоритмах, которые делают распознавание изображений, машинное зрение и искусственный интеллект. Квантовый компьютер D-Wave нашел лучшее решение примерно за полсекунды, в то время как самому эффективному классическому компьютеру понадобилось полчаса, чтобы достичь того же результата.

Исследователь признает, что это была не совсем чистая игра, так как универсальные компьютеры, как правило, не так хорошо противпроцессоров, предназначенных для решения определенного типа проблемы. Таким образом, по ее словам, следующим шагом сравнительного совести станет сделать спор между адиабатическим квантовым процессором и классическим процессором, разработанным для этого типа вычислений – например, графическим процессором, используемым на графических картах. Исследователь подчеркнул специализированный характер квантового компьютера, отметив, что он отлично подходит для выполнения расчетов. Он утверждает, что этот тип компьютера не предназначен для серфинга в Интернете, но решает этот конкретный, но важный тип проблемы очень быстро.

4.4 ТЕХНОЛОГИИ

Пути данных к возможным приложениям для обработки квантовой информации, как вы можете запустить их на реальных физических системах? В масштабе несколько кубитов, Есть много рабочих предложений для квантовой обработки информации устройств. Возможно, самый простой способ добраться до них – это оптические методы, то есть электромагнитное излучение. Простые устройства, такие как зеркала и разделители пучка, могут быть использованы для выполнения элементарных манипуляций в фотонах. Тем не менее, исследователи обнаружили, что это очень трудно производить отдельные фотоны последовательно. По этой причине они решили использовать схемы, которые производят отдельные фотоны "время от времени", случайным образом.

Эксперименты по квантовой криптографии, кодированию Суперденси и квантовой телепортации проводились с использованием оптических технологий. Одним из преимуществ этих методов является то, что фотоны, как правило, очень стабильны носителей информации от квантовой механики. Одним из недостатков является то, что фотоны не взаимодействуют напрямую друг с другом. Взаимодействие должно быть опосредовано другим элементом, как от атома, так как оно вводит дополнительные осложнения, которые вызывают шум в эксперименте. Эффективное взаимодействие между двумя фотонами происходит следующим образом: количество фотона взаимодействует с атомом, который, в свою очередь, взаимодействует со вторым фотоном, вызывая полное взаимодействие между двумя фотонами.

Альтернативная схема основана на методах, которые захватывают различные типы атомов: есть ионная ловушка, в которой небольшое количество заряженных атомов оказались в ловушке в ограниченном пространстве; И нейтральные ионные ловушки используются для захвата ненагруженных атомов в этом ограниченном пространстве. Схемы обработки квантовой информации, основанные на атомных ловушках, используют атомы для хранения кубитов. Электромагнитное излучение также появляется в этих схемах (но в отличие от того, о чем сообщается в "оптическом" подходе квантовой обработки информации). В этих схемах фотоны используются для манипулирования информацией, хранящейся в атомах. Уникальные квантовые двери могут быть выполнены путем применения соответствующих импульсов электромагнитного излучения к отдельным атомам.

Соседние атомы могут взаимодействовать друг с другом через, например, диполярные силы, которые позволяют осуществлять квантовые двери. Кроме того, можно изменить точную природу взаимодействия между соседними атомами, применяя соответствующие электромагнитные излучение импульсов к атомам, что позволяет экспериментатору определить порты, выполненные в системе. Наконец, квантовое измерение может быть выполнено на этих системах с использованием техники квантового скачка, которая точно реализует измерения на основе вычислений, используемых в квантовых вычислений. Другой класс квантовых систем обработки информации основан на ядерном магнитном резонансе, известном под инициалами английского термина NMR. Эти схемы хранят квантовую информацию в ядерных спинах атомных молекул и манипулируют этой информацией с помощью электромагнитного излучения.

Обработка квантовой информации СМР сталкивается с тремя особыми трудностями, которые отличают эту технологию от других систем обработки квантовой информации. Во-первых, молекулы подготовлены, оставляя их в равновесии при комнатной температуре, которая намного выше, чем энергии вращения вращения, что спины становятся почти полностью случайным образом ориентированы. Этот факт делает исходное состояние особенно «шумным», чем желательно для обработки квантовой информации. Вторая проблема заключается в том, что класс измерений, которые могут быть использованы в ЯМР, не включает в себя все меры, необходимые для выполнения обработки квантовой информации. Однако во многих случаях обработки квантовой информации достаточно класса измерений, разрешенных в ЯМР.

В-третьих, поскольку молекулы не могут рассматриваться индивидуально в ЯМР, естественно представить, как отдельные кубитовые кубиты могут рассматриваться надлежащим образом. Тем не менее, различные ядра в молекуле могут иметь различные свойства, которые позволяют им подходить индивидуально или, по крайней мере, быть обработаны в достаточно гранулированном масштабе, чтобы основные операции вычислений Квантовой. Исследовательский центр IBM Almaden показал отличные результаты: семиатомный квантовый аппарат и NRM были успешно построены и правильно выполнены алгоритм Shor, с фактором 15. Этот компьютер использовал пять атомов фтора и два атома углерода.

4.5 ПРОБЛЕМЫ

Основная трудность, с которой сталкиваются при построении квантовых компьютеров, заключается в высокой частоте ошибок. Одна из причин определения самой ошибки заключается в том, что влияние поддержки на квантовый компьютер может привести к варианту кубита. Отключая все вычисления, эти ошибки могут привести к несоответствиям системы. Таким образом, еще одна трудность заключается в значении квантовой механики, принцип, который делает квантовые компьютеры так интересно. Квантовая физика утверждает, что измерение или наблюдение квантовой системы может разрушить суперпозицию состояний. Это означает, что если ваша программа считывает данные во время работы на квантовом компьютере, вся обработка будет потеряна.

Самая большая трудность заключается в способности исправлять ошибки без фактического измерения системы. Это достигается за счет последовательности фаз. Эта технология может исправить ошибки, не повреждая систему. Для этого магнитно-резонансная томография используется для воспроизведения одного бита фонетронной квантовой информации из трехядерной молекулы трихлорэтилена. В основном, этот метод использует косвенные наблюдения для выполнения несоответствий и поддержания согласованности системы. Учитывая все эти трудности, важность опыта IBM очевидна: ученые могут преодолеть все эти неудачи и воспроизведать их с помощью алгоритма Shore на квантовых компьютерах.

5. БЛОКЧЕЙН

Блокчейн, или «цепочка блоков», является своего рода децентрализованной базой данных, содержащейся в конкретном программном обеспечении, которое работает главным образом для проверки подлинности биткоинов и транзакций, где все действия записаны Сделано с валютой Bitcoin, так что можно проверить целостность валюты и предотвратить подделку. В основном, когда транзакция выполняется, информация, генерируемая в ней, добавляется в блокчейн, функционирующий как запись. Когда транзакция должна быть проверена, клиенты, ответственные за проверку сканирования содержимого транзакций, связанных с Bitcoin, так что в дополнение к подделке, "двойной счет" той же валюты предотвращается.

Серверы метки времени служат для обеспечения того, чтобы определенная информация существовала или существовала в течение действительного времени, чтобы впоследствии, операции, которые зависят от нее, были подлинными. Проблема с этой проверкой в биткоинах заключается в том, что нет централизованного сервера, который мог бы сделать эти проверки и гарантировать клиентам целостность информации, так что эта проверка сделана, метод проверки работы был принят. Это метод, который проверяет определенный объем информации, и может потребовать много времени на обработку для проверки, в зависимости от вашей сложности.

Биткойн использует этот метод для проверки генерации новых блоков, основанных на системе Hashcash. Таким образом, для успешного сгенерирования блока в сети публикуется часть его кода, чтобы другие блоки проверяли и принимали его, став таким образом действительным блоком.

6. ТИПЫ ОБИве

Из-за так называемой структуры вакуума азота, алмазы находились под влиянием нескольких групп ученых, которые построили квантовые процессоры. Теперь международная исследовательская группа доказала, что можно не только построить квантовый компьютерный алмаз, но и защитить его от полученных результатов. В этом контексте согласованность является типом шума или помех, который нарушает тонкие отношения между кубитом. Когда он входит, частицы находятся в точке А и точке B в то же время, вдруг начинается в точке А или только в точке B. Таким образом, другая команда создала квантовый твердотельный процессор с использованием полупроводниковых материалов. Поскольку газо- и жидкостные системы представляют собой подавляющее большинство квантовых компьютерных экспериментов сегодня, твердые квантовые процессоры имеют то преимущество, что могут расти в квантовых числах без существенных осложнений.

Квантовый алмаз максимально прост: он имеет два кубитов. Несмотря на полный углерод, все алмазы содержат примеси, то есть атомы, которые «теряются» в своей атомной структуре. Именно эти примеси вызвали интерес у ученых, которые думают, что область квантовых вычислений. Во-первых, это азотное ядро, в то время как второй является одним "блуждающим" электроном, из-за другого дефекта в структуре алмаза- на самом деле, бит спина каждого. Электроника работает лучше, как биты, чем ядра, потому что они могут выполнять расчеты быстрее. С другой стороны, они являются наиболее частыми жертвами согласованности.

6.1 ПРИЛОЖЕНИЯ

Из энергии процессора, эта обработка будет очень полезна для научных исследований, так что, конечно, будет запущен в этих суперкомпьютерах коммерческое применение виртуальной реальности и искусственного интеллекта, как это должно стать Мода этого века. Игра действительно может быть достаточно, чтобы содержать некоторые символы, которые взаимодействуют с играл. Вы можете говорить и действовать на основе действий игрока, таких как почти в режиме реального времени RPG. Один квантовый компьютер может управлять сотнями этих персонажей в режиме реального времени. Распознавание звуков и жестов тривиально. Нет никаких сомнений в том, что был достигнут выразительный прогресс в различных областях, которые думают об искусственном интеллекте.

С развитием исследований, будет безопасный код шифрования для использования интеллектуальных алгоритмов для больших обследований баз данных, а также для реализации искусственного интеллекта отслеживания почти сразу, и все же для Быстрая передача данных. Использование волоконной оптики и терабайт высокой плотности в секунду и квантовой механики маршрутизаторы могут обрабатывать эту информацию. Преобразование Интернета в виртуальный мир достаточно, потому что в виртуальном мире люди могут интегрироваться с аватарами и относиться к речи, жестам и даже прикосновениям, как в реальном мире. Это будет эволюция текущих дискуссий. Самый важный вопрос – когда. Никто не знает, насколько быстро это исследование. Это может занять сто лет, чтобы увидеть приложение работает или только двадцать или тридцать лет.

6.2 КАК ОНИ РАБОТАЮТ

Первый квантовый компьютер стал реальностью, например, IBM запустила свой первый квантовый чип на 12-й сессии Университета Пало-Альто в этом году. Это все еще очень простой проект только с пятью кубитов, только 215 Гц, а также требует много оборудования для работы, однако, было показано, что это квантовый процессор, который в настоящее время возможно. Первый вопрос этого эксперимента заключается в том, как сохранить эту молекулу стабильной. Решение, в настоящее время используется, чтобы хранить его в высокотемпературном охлаждающем растворе вблизи абсолютного нуля. Тем не менее, эта система является очень дорогим. Чтобы быть коммерчески жизнеспособными, они должны преодолеть это ограничение, создавая квантовые процессоры, которые могут работать при комнатной температуре.

Вторая проблема заключается в том, как манипулировать атомами, которые составляют процессор. Атом может изменить состояние с угрожающей скоростью, но атом не может угадать состояние, в каком он хочет принять. Для манипулирования атомами используйте более мелкие частицы. Решение, обнаруженное дизайнерами IBM, заключается в использовании излучения в системе, похожей на магнитный резонанс, но более точно. Эта система имеет две проблемы, первая заключается в том, что это очень дорого: устройство, как лист, составляет не менее 5 миллионов долларов США. Вторая проблема заключается в том, что техника очень медленная, что доказывает тот факт, что прототип колеса IBM составляет всего 215 Гц, в миллионы раз быстрее, чем любой современный процессор, который уже находится в коробке Gigahertz. Еще одним препятствием, которое Квантовая должна преодолеть это коммерческая жизнеспособность.

6.3 НОВЫЕ НАДЕЖДЫ

Как еще раз подчеркнуто, экспериментальные квантовые процессоры, разработанные до сих пор, работают медленно, поскольку они имеют нормальные новые технологии, а также требуют сложного и дорогостоящего оборудования. Это не так просто упаковать, как процессоры Intel или AMD и работать при комнатной температуре, при поддержке простого кулер. Текущий квантовый прототип использует устройство NMR для управления состоянием атомов и молекул, чтобы оставаться стабильным при температурах, близких к абсолютному нулю. Хотя это помогает ученым изучать квантовую механику, такие системы никогда не являются экономически жизнеспособными. Сегодня развитие квантовых процессоров набирает обороты. Первый эксперимент был направлен на то, чтобы доказать, что это очень проблематичная электронная манипуляция, поскольку электроны, из-за его низкого качества и воздействия, очень чувствительны к любому внешнему воздействию.

Затем они манипулируют ядром, что значительно упрощает процесс, потому что ядро выше, и идея относительно изолирована от внешней среды через электронный барьер вокруг него. Но это только часть решения. В любом случае, вам все еще нужно разработать технику для манипулирования ядром. Первая группа использует МРТ, очень дорогой технический прототип, но уже есть люди, которые разрабатывают более простой способ сделать это. Ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории в США опубликовали эксперименты с использованием оптики для манипулирования протонами. Идея этой новой технологии заключается в том, что протоны могут быть использованы в виде волновых форм (которые взаимодействуют с атомами, которые составляют квантовую систему) и могут быть транспортированы через оптическую систему.

С помощью этой новой технологии, протоны имеют функцию манипулирования атомов, которые составляют квантовый процессор. Поскольку это частица, протон может быть "брошен" против кубита, изменяя его движение и воздействие. Аналогичным образом, протоны могут быть излмиссии, чтобы перейти к кубитов. Таким образом, траектория протона изменяется. Большой балкон может быть использован для восстановления этого протона с помощью фотодетектора, который обнаруживает протоны в волновой форме, а не частицы. При расчете траектории протона можно получить данные, записанные в битах.

Проблема, возникшие в ходе эксперимента, заключалась в том, что в системе было много ошибок. Для этого исследователи работают над алгоритмами исправления ошибок, которые сделают систему надежной. После всей этой работы, квантовый компьютер, вероятно, станет более жизнеспособным, чем ожидалось. Пятнадцать лет назад квантовые компьютеры считались лишь научной фантастикой. Сегодня некоторые прототипы уже работают. Теперь вопрос заключается в том, когда эти системы жизнеспособны? Прогресс, который мы видим, может быть ответом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для выполнения большинства математических вычислений, редактирования текста или просмотра в Интернете, лучшим решением является использование ближайшего компьютера (на основе архитектуры фон Неймана). В самом деле, современные процессоры являются очень эффективными в выполнении этих задач. Однако в таких областях, как искусственный интеллект, необходимо использовать другие типы компьютеров и архитектур. Например, в алгоритмах распознавания изображений или обработки речи последовательное выполнение и хранение архитектуры Von Neumann (очень эффективнодля других приложений) становится ограничением, ограничивающим производительность этих систем.

Для этого типа приложений, это более интересно иметь компьютер с достаточной вычислительной мощности, чтобы соответствовать форме (общий принцип решения этих проблем). Среди различных альтернатив, квантовые компьютеры являются наиболее перспективными, именно потому, что квантовые вычисления отличаются от структуры фон Неймана, имея огромную параллельную вычислительную мощность.

Таким образом, можно сделать вывод, что квантовые компьютеры будут использоваться для эффективного решения проблем, решенных классическими компьютерами. Квантовые вычисления будут применяться к проблемам, где эффективное решение не найдено, таких как искусственный интеллект и шифрование. Квантовые вычисления могут полностью решить чрезвычайно сложные проблемы классических вычислений. Тем не менее, трудность управления этими явлениями и главным образом реализации эволюционной архитектуры оставляет много неопределенности для успеха этих машин. Крупные компании, такие как IBM, инвестируют в исследования в этой области и уже создают первые прототипы. Алгоритмы для решения этой новой парадигмы уже находятся в разработке и даже разработке языков программирования.

Остается известно, может ли проблема быть решена, является ли это инвестиционная проблема и время или есть физический предел, который препятствует созданию машины, которая может преодолеть текущую машину. Если это возможно, может быть квантовый сопроцессор, который, наряду с процессором кремния, представляет собой будущий компьютер, который может более точно предсказать время и уточнить комплекс.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ

ACM Computing Surveys, v. 32, n. 3, p. 300-335, 2000.

BECKET, P J. A. Para a arquitetura dos nanomateriais. In: 7ª Conferência Ásia-Pacífico sobre Arquitetura de Sistemas de Computação, Melbourne, Austrália – Conferência sobre Pesquisa e Prática em Tecnologia da Informação, 2002.

BONSOR, K; STRICKLAND, J. Como funcionam os computadores quânticos. Disponível em: http://informatica.hsw.uol.com.br/computadores-quanticos2.htm. Acesso em: 9 mai 2019.

CHACOS, B. Além da Lei de Moore: Como Fabricantes Estão Levando os Chips ao Próximo Nível. Disponível em http://pcworld.uol.com.br/noticias/2013/04/17/alem-da-lei-de-moore-como-fabricantes-estao-levando-os-chips-ao-proximo-nivel/. Acesso em: 10 mai 2019.

FREIVALDS, R. Como simular um livre arbítrio em um dispositivo de computação? AMC, 1999.

GERSHENFELD, N; WEST, J. O computador quântico. Scientific America, 2000.

HSU, J. Google e NASA estarão usando um novo computador D-Wave. Disponível em http://itweb.com.br/107695/google-e-nasa-to-use-new-d-wave/computer. Acesso em: 10 mai 2019.

KNILL, E. Quantum aleatório e não determinístico. Laboratório Nacional Los Alamos, 1996.

MELO, B. L. M; CHRISTOFOLETTI, T. V. D. Computação Quântica – Estado da arte. Disponível em http://www.inf.ufsc.br/~barreto/trabaluno/TCBrunoTulio.pdf . Acesso em: 10 mai 2019.

NAUVAX, P. Arquiteturas de computador especiais. Disponível em http://www.dct.ufms.br/~marco/cquantica/cquantica.pdf . Acesso em: 10 mai 2019.

NIEMIER, M.T; KOGGE, P. M. Exploração e exploração de dutos de nível de cabo Tecnologias emergentes. IEEE, 2001.

RESENDED, A. M. P; JÚNIOR, A. T. da. C. Projeto de Pesquisa PIBIC/CNPq. Disponível em http://www.ic.unicamp.br/~rocha/sci/qc/src/corpoProjeto.pdf . Acesso em: 11 mai 2019.

RIEFFEL, E; WOLFGANG, P. Introdução à computação quântica para não-físicos.

SARKAR, P. Uma breve história de autômatos celulares. ACM Computing Surveys, v. 32, n. 1, 2000.

SKADRON, K. O Papel da Arquitetura de Processador em Ciência da Computação. Comitê sobre os Fundamentos da Computação. Academia Nacional de Ciências, 2001.

WIKILIVROS. Breve introdução à computação quântica. Disponível em http://wikibooks.org/wiki/Breed_introduction_quantum_computation/Print . Acesso em: 10 mai 2019.

[1] Bachelor of Business Administration.

Представлено: май 2019 года.

Утверждено: июнь 2019 года.

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here