पूर्व का क्षितिज - और उससे आगे ...

एक ओर, उन्हें कैंसर को हराने, मौसम की सटीक भविष्यवाणी करने और परमाणु संलयन में महारत हासिल करने में हमारी मदद करनी चाहिए। दूसरी ओर, ऐसी आशंकाएँ हैं कि वे वैश्विक विनाश का कारण बनेंगे या मानवता को गुलाम बना देंगे। हालाँकि, फिलहाल, कंप्यूटिंग राक्षस अभी भी एक ही समय में महान अच्छाई और महान बुराई बनाने में असमर्थ हैं।

60 के दशक में, सबसे कुशल कंप्यूटरों की शक्ति थी मेगाफ़्लॉप (प्रति सेकंड लाखों फ़्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशन)। कंप्यूटिंग शक्ति वाला पहला कंप्यूटर ऊपर 1 GFLOPS (गीगाफ्लॉप्स) था क्रे 2, 1985 में क्रे रिसर्च द्वारा निर्मित। कंप्यूटिंग शक्ति वाला पहला मॉडल 1 टीएफएलओपीएस से ऊपर (टेराफ्लॉप्स) था एएससीआई रेड, 1997 में इंटेल द्वारा बनाया गया। बिजली 1 पीएफएलओपीएस (पेटाफ्लॉप्स) तक पहुंच गई रोडरनर, 2008 में आईबीएम द्वारा जारी किया गया।

वर्तमान कंप्यूटिंग पावर रिकॉर्ड चीनी सनवे ताइहुलाइट का है और 9 पीएफएलओपीएस है।

हालाँकि, जैसा कि आप देख सकते हैं, सबसे शक्तिशाली मशीनें अभी तक सैकड़ों पेटाफ्लॉप्स तक नहीं पहुँच पाई हैं, अधिक से अधिक बार एक्सास्केल सिस्टमजिसमें शक्ति को ध्यान में रखा जाना चाहिए exaflopsach (ईएफएलओपीएस), अर्थात्। प्रति सेकंड लगभग 1018 से अधिक ऑपरेशन। हालाँकि, ऐसे डिज़ाइन अभी भी अलग-अलग डिग्री के विस्तार की परियोजनाओं के चरण में हैं।

कटौती (, प्रति सेकंड फ़्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशन) कंप्यूटिंग शक्ति की एक इकाई है जिसका उपयोग मुख्य रूप से वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में किया जाता है। यह पहले इस्तेमाल की गई एमआईपीएस इकाई की तुलना में अधिक बहुमुखी है, जो प्रति सेकंड प्रोसेसर निर्देशों के लिए है। फ्लॉप एक SI इकाई नहीं है, लेकिन इसकी व्याख्या 1/s की इकाई के रूप में की जा सकती है।

आपको कैंसर के लिए एक्सास्केल की आवश्यकता है

एक एक्साफ्लॉप, या एक हजार पेटाफ्लॉप, सभी शीर्ष XNUMX सुपर कंप्यूटरों से अधिक है। वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि ऐसी शक्ति वाली नई पीढ़ी की मशीनें विभिन्न क्षेत्रों में सफलताएं लाएंगी।

तेजी से विकसित हो रही मशीन लर्निंग प्रौद्योगिकियों के साथ एक्सास्केल कंप्यूटिंग शक्ति को मदद मिलनी चाहिए, उदाहरण के लिए कैंसर कोड क्रैक करें. कैंसर का निदान और इलाज करने के लिए डॉक्टरों के पास डेटा की मात्रा इतनी अधिक होती है कि सामान्य कंप्यूटर के लिए इस कार्य को संभालना मुश्किल होता है। एक विशिष्ट एकल ट्यूमर बायोप्सी में, 8 मिलियन से अधिक माप लिए जाते हैं, जिसके दौरान डॉक्टर ट्यूमर के व्यवहार, औषधीय उपचार के प्रति इसकी प्रतिक्रिया और रोगी के शरीर पर इसके प्रभाव का विश्लेषण करते हैं। यह डेटा का एक वास्तविक महासागर है.

अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) आर्गन प्रयोगशाला के रिक स्टीवंस ने कहा। -

मेडिकल रिसर्च को कंप्यूटिंग पावर के साथ जोड़कर वैज्ञानिक काम कर रहे हैं तंत्रिका नेटवर्क प्रणाली मोमबत्ती (). यह हमें प्रत्येक रोगी की व्यक्तिगत आवश्यकताओं के अनुरूप उपचार योजना की भविष्यवाणी करने और विकसित करने की अनुमति देता है। इससे वैज्ञानिकों को प्रमुख प्रोटीन इंटरैक्शन के आणविक आधार को समझने, दवा प्रतिक्रिया के पूर्वानुमानित मॉडल विकसित करने और इष्टतम उपचार रणनीतियों का प्रस्ताव करने में मदद मिलेगी। आर्गन का मानना ​​है कि एक्सास्केल सिस्टम आज ज्ञात सबसे शक्तिशाली सुपरमशीनों की तुलना में 50 से 100 गुना तेजी से कैंडल एप्लिकेशन चलाने में सक्षम होंगे।

इसलिए, हम एक्सास्केल सुपर कंप्यूटर के उद्भव का बेसब्री से इंतजार कर रहे हैं। हालाँकि, पहला संस्करण आवश्यक रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रदर्शित नहीं होगा। बेशक, अमेरिका उन्हें बनाने की दौड़ का हिस्सा है, और इस परियोजना में स्थानीय सरकार को जाना जाता है अरोड़ा एएमडी, आईबीएम, इंटेल और एनवीडिया के साथ सहयोग करता है, विदेशी प्रतिस्पर्धियों से आगे निकलने का प्रयास करता है। हालाँकि, यह जल्द से जल्द 2021 तक होने की उम्मीद नहीं है। इस बीच, जनवरी 2017 में, चीनी विशेषज्ञों ने एक एक्सास्केल प्रोटोटाइप बनाने की घोषणा की। इस तरह की कम्प्यूटेशनल यूनिट का एक पूरी तरह से काम करने वाला मॉडल है Tianhe-3 - हालाँकि, यह संभावना नहीं है कि यह अगले कुछ वर्षों में तैयार हो जाएगा।

चीनी मजबूती से पकड़े हुए हैं

तथ्य यह है कि 2013 के बाद से, चीनी विकास दुनिया के सबसे शक्तिशाली कंप्यूटरों की सूची में सबसे ऊपर है। कई वर्षों तक उनका वर्चस्व रहा Tianhe-2और अब हथेली उल्लिखित की है सनवे ताइहलाइट. ऐसा माना जाता है कि मध्य साम्राज्य की ये दो सबसे शक्तिशाली मशीनें अमेरिकी ऊर्जा विभाग के सभी इक्कीस सुपर कंप्यूटरों से कहीं अधिक शक्तिशाली हैं।

बेशक, अमेरिकी वैज्ञानिक उस नेतृत्व की स्थिति को फिर से हासिल करना चाहते हैं जिस पर उन्होंने पांच साल पहले कब्ज़ा किया था, और एक ऐसी प्रणाली पर काम कर रहे हैं जो उन्हें ऐसा करने की अनुमति देगी। इसे टेनेसी में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में बनाया जा रहा है। शिखर सम्मेलन (2), एक सुपरकंप्यूटर इस वर्ष के अंत में परिचालन में आने वाला है। यह सनवे ताइहुलाइट की शक्ति को पार कर जाता है। इसका उपयोग नई, मजबूत और हल्की सामग्रियों का परीक्षण और विकास करने, ध्वनि तरंगों का उपयोग करके पृथ्वी के आंतरिक भाग का मॉडल बनाने और ब्रह्मांड की उत्पत्ति की खोज करने वाली खगोल भौतिकी परियोजनाओं का समर्थन करने के लिए किया जाएगा।

2. समिट सुपरकंप्यूटर की स्थानिक योजना

उपरोक्त आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी में, वैज्ञानिक जल्द ही एक और भी तेज़ डिवाइस बनाने की योजना बना रहे हैं। अब तक ज्ञात है A21प्रदर्शन 200 पेटाफ्लॉप तक पहुंचने की उम्मीद है।

सुपरकंप्यूटर रेस में जापान भी हिस्सा ले रहा है. हालाँकि यह हाल ही में अमेरिका-चीन प्रतिद्वंद्विता से कुछ हद तक प्रभावित हुआ है, यह वह देश है जो लॉन्च करने की योजना बना रहा है एबीसी प्रणाली (), 130 पेटाफ्लॉप बिजली की पेशकश। जापानियों को उम्मीद है कि ऐसे सुपरकंप्यूटर का इस्तेमाल एआई (कृत्रिम बुद्धिमत्ता) या गहन शिक्षण विकसित करने के लिए किया जा सकता है।

इस बीच, यूरोपीय संसद ने अभी एक अरब यूरो में ईयू सुपरकंप्यूटर बनाने का निर्णय लिया है। यह कंप्यूटिंग राक्षस 2022 और 2023 के अंत में हमारे महाद्वीप के अनुसंधान केंद्रों के लिए अपना काम शुरू करेगा। कार के भीतर बनाया जाएगा यूरोजीपीके परियोजनाऔर इसका निर्माण सदस्य देशों द्वारा वित्तपोषित किया जाएगा - इसलिए पोलैंड भी इस परियोजना में भाग लेगा। इसकी अनुमानित शक्ति को आमतौर पर "प्री-एक्सास्केल" कहा जाता है।

अब तक, 2017 की रैंकिंग के अनुसार, दुनिया के पांच सौ सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटरों में से, चीन के पास 202 ऐसी मशीनें (40%) हैं, और अमेरिका 144 (29%) को नियंत्रित करता है।

चीन दुनिया की 35% कंप्यूटिंग शक्ति का उपयोग करता है, जबकि अमेरिका में यह 30% है। सूची में सबसे अधिक सुपर कंप्यूटर वाले अगले देश जापान (35 सिस्टम), जर्मनी (20), फ्रांस (18) और यूके (15) हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि, मूल देश की परवाह किए बिना, सभी पांच सौ सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर लिनक्स के विभिन्न संस्करणों का उपयोग करते हैं...

वे इसे खुद डिजाइन करेंगे

सुपर कंप्यूटर पहले से ही विज्ञान और प्रौद्योगिकी उद्योगों का समर्थन करने वाला एक मूल्यवान उपकरण है। वे शोधकर्ताओं और इंजीनियरों को जीव विज्ञान, मौसम और जलवायु पूर्वानुमान, खगोल भौतिकी और परमाणु हथियार जैसे क्षेत्रों में लगातार प्रगति (और कभी-कभी बड़ी छलांग भी) लगाने में सक्षम बनाते हैं।

बाकी उनकी शक्ति पर निर्भर करता है. अगले दशकों में, सुपरकंप्यूटिंग का उपयोग उन देशों की आर्थिक, सैन्य और भू-राजनीतिक स्थिति में महत्वपूर्ण बदलाव ला सकता है जिनके पास इस प्रकार के अत्याधुनिक बुनियादी ढांचे तक पहुंच है।

इस मामले में प्रगति इतनी तेज़ है कि नई पीढ़ी के माइक्रोप्रोसेसरों का डिज़ाइन पहले से ही कई मानव संसाधनों के लिए भी बहुत जटिल हो गया है। इस कारण से, उन्नत कंप्यूटर सॉफ़्टवेयर और सुपर कंप्यूटर तेजी से कंप्यूटर के विकास में अग्रणी भूमिका निभा रहे हैं, जिनमें "सुपर" उपसर्ग वाले कंप्यूटर भी शामिल हैं।

3. जापानी सुपरकंप्यूटर

कंप्यूटिंग महाशक्तियों की बदौलत फार्मास्युटिकल कंपनियां जल्द ही पूरी तरह से काम करने में सक्षम हो जाएंगी बड़ी संख्या में मानव जीनोम का प्रसंस्करण, जानवर और पौधे जो विभिन्न बीमारियों के लिए नई दवाएं और उपचार बनाने में मदद करेंगे।

एक और कारण (वास्तव में मुख्य कारणों में से एक) कि सरकारें सुपर कंप्यूटर के विकास में इतना निवेश क्यों कर रही हैं। अधिक कुशल वाहन भविष्य के सैन्य नेताओं को किसी भी युद्ध के माहौल में स्पष्ट युद्ध रणनीति विकसित करने में मदद करेंगे, अधिक प्रभावी हथियार प्रणालियों के विकास को सक्षम करेंगे, और संभावित खतरों की पहले से पहचान करने में कानून प्रवर्तन और खुफिया एजेंसियों का भी समर्थन करेंगे।

मस्तिष्क का अनुकरण करने के लिए पर्याप्त शक्ति नहीं

नए सुपर कंप्यूटरों को प्राकृतिक सुपर कंप्यूटर को समझने में मदद करनी चाहिए जो लंबे समय से हमें ज्ञात है - मानव मस्तिष्क।

वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने हाल ही में एक एल्गोरिदम विकसित किया है जो मस्तिष्क के तंत्रिका कनेक्शन के मॉडलिंग की दिशा में एक महत्वपूर्ण नए कदम का प्रतिनिधित्व करता है। नया नहीं-एल्गोरिदमफ्रंटियर्स इन न्यूरोइंफॉर्मेटिक्स में प्रकाशित एक ओपन-एक्सेस पेपर में वर्णित, सुपर कंप्यूटर पर मानव मस्तिष्क के 100 बिलियन इंटरकनेक्टेड न्यूरॉन्स का अनुकरण करने की उम्मीद है। जर्मन अनुसंधान केंद्र जूलिच, नॉर्वेजियन यूनिवर्सिटी ऑफ लाइफ साइंसेज, आचेन विश्वविद्यालय, जापानी रिकेन इंस्टीट्यूट और स्टॉकहोम में रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी केटीएच के वैज्ञानिक इस काम में शामिल थे।

2014 से, जर्मनी में जूलिच सुपरकंप्यूटिंग सेंटर में RIKEN और JUQUEEN सुपरकंप्यूटर बड़े पैमाने पर तंत्रिका नेटवर्क सिमुलेशन चला रहे हैं, जो मानव मस्तिष्क में लगभग 1% न्यूरॉन्स के कनेक्शन का अनुकरण कर रहे हैं। इतने ही क्यों? क्या सुपर कंप्यूटर पूरे मस्तिष्क का अनुकरण कर सकता है?

स्वीडिश कंपनी KTH की सुज़ाना कुंकेल बताती हैं।

सिमुलेशन के दौरान, लगभग सभी 100 लोगों को एक न्यूरॉन की क्रिया क्षमता (लघु विद्युत आवेग) भेजी जानी चाहिए। छोटे कंप्यूटर जिन्हें नोड कहा जाता है, प्रत्येक कई प्रोसेसर से सुसज्जित होते हैं जो वास्तविक गणना करते हैं। प्रत्येक नोड जाँचता है कि इनमें से कौन सा आवेग उस नोड में मौजूद आभासी न्यूरॉन्स से संबंधित है।

4. न्यूरॉन्स के मस्तिष्क कनेक्शन की मॉडलिंग, यानी हम अभी अपनी यात्रा की शुरुआत में हैं (1%)

जाहिर है, प्रति न्यूरॉन इन अतिरिक्त बिट्स के लिए प्रोसेसर द्वारा आवश्यक कंप्यूटर मेमोरी की मात्रा तंत्रिका नेटवर्क के आकार के साथ बढ़ती है। संपूर्ण मानव मस्तिष्क के 1% अनुकरण से आगे जाने के लिए (4) की आवश्यकता होगी सौ गुना अधिक स्मृति आज सभी सुपर कंप्यूटरों में जो उपलब्ध है उससे कहीं अधिक। इसलिए, भविष्य के एक्सास्केल सुपर कंप्यूटर के संदर्भ में ही संपूर्ण मस्तिष्क का अनुकरण प्राप्त करने के बारे में बात करना संभव होगा। यहीं पर अगली पीढ़ी के NEST एल्गोरिदम को काम करने की आवश्यकता है।

दुनिया के टॉप 5 सुपर कंप्यूटर

1. सनवे ताइहुलाइट - चीन के वूशी में 93 में 2016 पीएफएलओपीएस सुपरकंप्यूटर लॉन्च किया गया। जून 2016 से, यह दुनिया में उच्चतम कंप्यूटिंग शक्ति वाले सुपर कंप्यूटरों की TOP500 सूची में सबसे ऊपर है।

2. तियान्हे-2 (मिल्की वे-2) चीन में NUDT () द्वारा निर्मित 33,86 PFLOPS की कंप्यूटिंग शक्ति वाला एक सुपर कंप्यूटर है। जून 2013 से

जून 2016 तक यह दुनिया का सबसे तेज़ सुपरकंप्यूटर था।

3. पिज़ डेंट - स्विस नेशनल सुपरकंप्यूटिंग सेंटर () में स्थापित क्रे द्वारा विकसित एक डिजाइन। इसे हाल ही में अपग्रेड किया गया था - Nvidia Tesla K20X त्वरक को नए टेस्ला P100 के साथ बदल दिया गया, जिससे 2017 की गर्मियों में कंप्यूटिंग शक्ति को 9,8 से 19,6 PFLOPS तक बढ़ाना संभव हो गया।

4. ग्योकौ ExaScaler और PEZY कंप्यूटिंग द्वारा विकसित एक सुपरकंप्यूटर है। योकोहामा इंस्टीट्यूट ऑफ जियोसाइंसेस की जापान एजेंसी फॉर मरीन साइंस एंड टेक्नोलॉजी (JAMSTEC) में स्थित; पृथ्वी सिम्युलेटर के समान तल पर। पावर: 19,14 पीएफएलओपी।

5। टाइटन क्रे इंक द्वारा निर्मित एक 17,59 पीएफएलओपीएस सुपरकंप्यूटर है। और अक्टूबर 2012 में संयुक्त राज्य अमेरिका में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में लॉन्च किया गया। नवंबर 2012 से जून 2013 तक टाइटन दुनिया का सबसे तेज सुपरकंप्यूटर था। यह वर्तमान में पांचवें स्थान पर है, लेकिन अभी भी अमेरिका में सबसे तेज सुपर कंप्यूटर है।

वे क्वांटम में वर्चस्व के लिए भी प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं

आईबीएम का मानना ​​है कि अगले पांच वर्षों में पारंपरिक सिलिकॉन चिप्स पर आधारित सुपर कंप्यूटर नहीं, बल्कि... कंपनी के शोधकर्ताओं के अनुसार, उद्योग अभी यह समझने लगा है कि क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कैसे किया जा सकता है। केवल पाँच वर्षों में, इंजीनियरों से इन मशीनों के लिए पहले प्रमुख अनुप्रयोगों की खोज करने की उम्मीद की जाती है।

क्वांटम कंप्यूटर एक कंप्यूटिंग इकाई का उपयोग करते हैं जिसे कहा जाता है एक हाथ. पारंपरिक अर्धचालक जानकारी को 1s और 0s के अनुक्रम के रूप में प्रस्तुत करते हैं, लेकिन qubits क्वांटम गुणों को प्रदर्शित करते हैं और एक साथ 1s और 0s के रूप में गणना कर सकते हैं। इसका मतलब है कि दो qubits एक साथ 1-0, 1-1, 0-1 अनुक्रमों का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। ., 0-0. प्रत्येक क्यूबिट के साथ कंप्यूटिंग शक्ति तेजी से बढ़ती है, इसलिए सैद्धांतिक रूप से केवल 50 क्यूबिट वाले क्वांटम कंप्यूटर में दुनिया के सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर की तुलना में अधिक कंप्यूटिंग शक्ति हो सकती है।

डी-वेव सिस्टम्स पहले से ही एक क्वांटम कंप्यूटर बेच रहा है, जिसके बारे में उनका कहना है कि इसकी संख्या 2 है। qubits. तथापि डी-वेव प्रतियांई(5) विवादास्पद हैं। हालाँकि कुछ शोधकर्ताओं ने उनका अच्छा उपयोग किया है, फिर भी वे शास्त्रीय कंप्यूटरों से आगे नहीं निकल पाए हैं और केवल कुछ वर्गों की अनुकूलन समस्याओं के लिए ही उपयोगी हैं।

5. डी-वेव क्वांटम कंप्यूटर

कुछ महीने पहले, Google की क्वांटम AI लैब ने एक नया 72-क्विबिट क्वांटम प्रोसेसर प्रदर्शित किया था बाल खड़े शंकु (6). यह जल्द ही "क्वांटम सर्वोच्चता" हासिल कर सकता है, कम से कम जब कुछ समस्याओं को हल करने की बात आती है तो शास्त्रीय सुपर कंप्यूटर को पीछे छोड़ सकता है। जब एक क्वांटम प्रोसेसर ऑपरेशन के दौरान काफी कम त्रुटि दर प्रदर्शित करता है, तो यह एक अच्छी तरह से परिभाषित आईटी कार्य के लिए शास्त्रीय सुपर कंप्यूटर की तुलना में अधिक कुशल हो सकता है।

6. ब्रिस्टलकोन 72-क्विबिट क्वांटम प्रोसेसर

पंक्ति में अगला Google प्रोसेसर था, क्योंकि जनवरी में, उदाहरण के लिए, इंटेल ने अपनी 49-क्विबिट क्वांटम प्रणाली की घोषणा की थी, और इससे पहले 50-क्विबिट संस्करण आईबीएम द्वारा प्रस्तुत किया गया था। इंटेल चिप, Loihi, यह अन्य तरीकों से भी अभिनव है। यह पहला "न्यूरोमोर्फिक" एकीकृत सर्किट है जिसे मानव मस्तिष्क कैसे सीखता और समझता है इसकी नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह "पूरी तरह कार्यात्मक" है और इस वर्ष के अंत में अनुसंधान भागीदारों के लिए उपलब्ध होगा।

हालाँकि, यह केवल शुरुआत है, क्योंकि सिलिकॉन राक्षसों से निपटने में सक्षम होने के लिए, आपको z की आवश्यकता है लाखों qubits. डेल्फ़्ट में डच तकनीकी विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की एक टीम को उम्मीद है कि इस पैमाने को हासिल करने का तरीका क्वांटम कंप्यूटरों में सिलिकॉन का उपयोग करना है, क्योंकि इसके सदस्यों ने प्रोग्राम करने योग्य क्वांटम प्रोसेसर बनाने के लिए सिलिकॉन का उपयोग करने का एक समाधान ढूंढ लिया है।

नेचर जर्नल में प्रकाशित अपने अध्ययन में, डच टीम ने माइक्रोवेव ऊर्जा का उपयोग करके एकल इलेक्ट्रॉन के स्पिन को नियंत्रित किया। सिलिकॉन में, इलेक्ट्रॉन एक ही समय में ऊपर और नीचे घूमेगा, प्रभावी ढंग से इसे अपनी जगह पर रखेगा। एक बार यह हासिल हो जाने के बाद, टीम ने दो इलेक्ट्रॉनों को एक साथ जोड़ा और उन्हें क्वांटम एल्गोरिदम चलाने के लिए प्रोग्राम किया।

सिलिकॉन-आधारित बनाने में कामयाब रहे दो-बिट क्वांटम प्रोसेसर.

अध्ययन के लेखकों में से एक डॉ. टॉम वॉटसन ने बीबीसी को बताया। यदि वॉटसन और उनकी टीम और भी अधिक इलेक्ट्रॉनों का संलयन करने में सफल हो जाती है, तो इससे विद्रोह हो सकता है क्वबिट प्रोसेसरयह हमें भविष्य के क्वांटम कंप्यूटर के एक कदम और करीब लाएगा।

- जो कोई भी पूरी तरह से काम करने वाला क्वांटम कंप्यूटर बनाएगा वह दुनिया पर राज करेगा नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ सिंगापुर के मानस मुखर्जी और नेशनल सेंटर फॉर क्वांटम टेक्नोलॉजी के प्रमुख अन्वेषक ने हाल ही में एक साक्षात्कार में कहा। सबसे बड़ी प्रौद्योगिकी कंपनियों और अनुसंधान प्रयोगशालाओं के बीच दौड़ वर्तमान में तथाकथित पर केंद्रित है क्वांटम सर्वोच्चता, वह बिंदु जिस पर एक क्वांटम कंप्यूटर आज के सबसे उन्नत कंप्यूटरों से परे गणना कर सकता है।

Google, IBM और Intel की उपलब्धियों के दिए गए उदाहरण बताते हैं कि संयुक्त राज्य अमेरिका (और इसलिए राज्य) की कंपनियां इस क्षेत्र में हावी हैं। हालाँकि, अभी हाल ही में, चीनी वेबसाइट अलीबाबा क्लाउड ने 11-क्विबिट प्रोसेसर पर आधारित एक क्लाउड कंप्यूटिंग प्लेटफ़ॉर्म जारी किया है जो वैज्ञानिकों को नए क्वांटम एल्गोरिदम का परीक्षण करने की अनुमति देता है। इसका मतलब यह है कि चीन भी क्वांटम कंप्यूटिंग ब्लॉक के क्षेत्र में अपने नाशपाती को राख से ढक नहीं रहा है।

हालाँकि, क्वांटम सुपर कंप्यूटर बनाने के प्रयास न केवल नई संभावनाओं के प्रति उत्साह पैदा कर रहे हैं, बल्कि विवाद भी पैदा कर रहे हैं।

कुछ महीने पहले, मॉस्को में क्वांटम टेक्नोलॉजीज पर अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन के दौरान, रूसी क्वांटम सेंटर के अलेक्जेंडर लावोव्स्की (7), जो कनाडा में कैलगरी विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर भी हैं, ने कहा कि क्वांटम कंप्यूटर विध्वंस उपकरणबिना बनाये.

7. प्रोफेसर अलेक्जेंडर लवोव्स्की

उसका क्या मतलब था? सबसे पहले, डिजिटल सुरक्षा। वर्तमान में, हितधारकों की गोपनीयता की रक्षा के लिए इंटरनेट पर प्रसारित सभी संवेदनशील डिजिटल जानकारी एन्क्रिप्ट की गई है। हमने पहले ही ऐसे मामले देखे हैं जहां हैकर्स एन्क्रिप्शन को तोड़कर इस डेटा को इंटरसेप्ट करने में सक्षम थे।

लावोव के अनुसार, क्वांटम कंप्यूटर के उद्भव से साइबर अपराधियों के लिए काम आसान हो जाएगा। आज ज्ञात कोई भी एन्क्रिप्शन उपकरण वास्तविक क्वांटम कंप्यूटर की कंप्यूटिंग शक्ति से अपनी रक्षा नहीं कर सकता है।

मेडिकल रिकॉर्ड, वित्तीय जानकारी और यहां तक ​​कि सरकारों और सैन्य संगठनों के रहस्य भी आसानी से उपलब्ध होंगे, जिसका अर्थ होगा, जैसा कि लावोव्स्की ने कहा, नई तकनीक पूरे विश्व व्यवस्था को खतरे में डाल सकती है। अन्य विशेषज्ञों का मानना ​​है कि रूसियों का डर निराधार है, क्योंकि एक वास्तविक क्वांटम सुपरकंप्यूटर का निर्माण भी संभव होगा क्वांटम क्रिप्टोग्राफी आरंभ करें, अविनाशी माना जाता है।

एक और तरीका

पारंपरिक कंप्यूटर प्रौद्योगिकी और क्वांटम सिस्टम के विकास के अलावा, विभिन्न केंद्र भविष्य के सुपर कंप्यूटर के निर्माण के लिए अन्य तरीकों पर काम कर रहे हैं।

अमेरिकी एजेंसी DARPA वैकल्पिक कंप्यूटर डिज़ाइन समाधानों के लिए छह केंद्रों को वित्त पोषित करती है। आधुनिक मशीनों में प्रयुक्त वास्तुकला को पारंपरिक रूप से कहा जाता है वॉन न्यूमैन वास्तुकलाओह, वह पहले से ही सत्तर साल का है। विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के लिए रक्षा सहायता का उद्देश्य बड़ी मात्रा में डेटा को संसाधित करने के लिए पहले से कहीं अधिक स्मार्ट दृष्टिकोण विकसित करना है।

बफ़रिंग और समानांतर कंप्यूटिंग यहां उन नई तकनीकों के कुछ उदाहरण दिए गए हैं जिन पर ये टीमें काम कर रही हैं। एक और एडीए (), जो मदरबोर्ड पर उनके कनेक्शन के मुद्दों से जूझने के बजाय मॉड्यूल के साथ सीपीयू और मेमोरी घटकों को एक असेंबली में परिवर्तित करके एप्लिकेशन डेवलपमेंट को सरल बनाना संभव बनाता है।

पिछले साल, यूके और रूस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस प्रकार का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया था "मैजिक डस्ट"जिनमें से वे शामिल हैं प्रकाश और पदार्थ - अंततः सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों से भी "प्रदर्शन" में श्रेष्ठ।

कैम्ब्रिज, साउथेम्प्टन और कार्डिफ़ के ब्रिटिश विश्वविद्यालयों और रूसी स्कोल्कोवो संस्थान के वैज्ञानिकों ने क्वांटम कणों का उपयोग किया जिन्हें कहा जाता है पोलारिटोन काजिसे प्रकाश और पदार्थ के बीच की चीज़ के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। यह कंप्यूटर कंप्यूटिंग के लिए एक बिल्कुल नया दृष्टिकोण है। वैज्ञानिकों के अनुसार, यह एक नए प्रकार के कंप्यूटर का आधार बन सकता है, जो जीव विज्ञान, वित्त और अंतरिक्ष यात्रा जैसे विभिन्न क्षेत्रों में वर्तमान में जटिल प्रश्नों को हल करने में सक्षम है। अध्ययन के नतीजे नेचर मटेरियल्स जर्नल में प्रकाशित हुए थे।

याद रखें कि आज के सुपर कंप्यूटर केवल कुछ प्रतिशत समस्याओं को ही संभाल सकते हैं। यहां तक ​​कि एक काल्पनिक क्वांटम कंप्यूटर, यदि अंततः बनाया जाता है, तो सबसे जटिल समस्याओं को हल करने के लिए एक द्विघात गति प्रदान करेगा। इस बीच, "परी धूल" बनाने वाले पोलारिटोन लेजर बीम के साथ गैलियम, आर्सेनिक, इंडियम और एल्यूमीनियम परमाणुओं की परतों को सक्रिय करके बनाए जाते हैं।

इन परतों में इलेक्ट्रॉन एक विशिष्ट रंग के प्रकाश को अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं। पोलारिटोन इलेक्ट्रॉनों की तुलना में दस हजार गुना हल्के होते हैं और पदार्थ की एक नई अवस्था को जन्म देने के लिए पर्याप्त घनत्व तक पहुंच सकते हैं जिसे कहा जाता है बोस-आइंस्टीन घनीभूत (8). इसमें पोलारिटोन के क्वांटम चरण सिंक्रनाइज़ होते हैं और एक एकल मैक्रोस्कोपिक क्वांटम ऑब्जेक्ट बनाते हैं जिसे फोटोल्यूमिनेसेंस माप द्वारा पता लगाया जा सकता है।

8. बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट दर्शाने वाला ग्राफ़

यह पता चलता है कि इस विशेष स्थिति में, पोलरिटोन कंडेनसेट उस अनुकूलन समस्या को हल कर सकता है जिसका हमने क्वांटम कंप्यूटर का वर्णन करते समय क्वबिट-आधारित प्रोसेसर की तुलना में अधिक कुशलता से उल्लेख किया था। ब्रिटिश-रूसी अध्ययनों के लेखकों ने दिखाया है कि जैसे-जैसे पोलारिटोन संघनित होते हैं, उनके क्वांटम चरण एक जटिल फ़ंक्शन के पूर्ण न्यूनतम के अनुरूप कॉन्फ़िगरेशन में स्थित होते हैं।

नेचर मटेरियल्स के सह-लेखक प्रोफेसर लिखते हैं, "हम जटिल समस्याओं को हल करने के लिए पोलारिटोन ग्राफ़ की क्षमता की खोज की शुरुआत में हैं।" पावलोस लैगौडाकिस, साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय में हाइब्रिड फोटोनिक्स प्रयोगशाला के प्रमुख। "हम वर्तमान में बुनियादी प्रसंस्करण शक्ति का परीक्षण करते हुए अपने डिवाइस को सैकड़ों नोड्स तक बढ़ा रहे हैं।"

प्रकाश और पदार्थ के सूक्ष्म क्वांटम चरणों की दुनिया के इन प्रयोगों में, क्वांटम प्रोसेसर भी किसी तरह अनाड़ी और वास्तविकता से मजबूती से जुड़े हुए लगते हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, वैज्ञानिक न केवल कल के सुपर कंप्यूटर और परसों की कारों पर काम कर रहे हैं, बल्कि वे पहले से ही योजना बना रहे हैं कि परसों क्या होगा।

इस बिंदु पर, एक्सास्केल तक पहुंचना काफी चुनौतीपूर्ण होगा, फिर आप फ्लॉप स्केल (9) पर अगले मील के पत्थर के बारे में सोचेंगे। जैसा कि आपने अनुमान लगाया होगा, केवल मिश्रण में प्रोसेसर और मेमोरी जोड़ना पर्याप्त नहीं है। यदि वैज्ञानिकों की मानें, तो ऐसी शक्तिशाली कंप्यूटिंग शक्ति प्राप्त करने से हम उन मेगा-समस्याओं को हल करने में सक्षम होंगे जिन्हें हम जानते हैं, जैसे कि कैंसर को समझना या खगोलीय डेटा का विश्लेषण करना।

9. सुपरकंप्यूटिंग का भविष्य

प्रश्न का उत्तर से मिलान करें

आगे क्या है?

खैर, क्वांटम कंप्यूटरों के साथ, सवाल उठते हैं कि उनका उपयोग किस लिए किया जाना चाहिए। जैसा कि पुरानी कहावत है, कंप्यूटर उन समस्याओं का समाधान करता है जो उसके बिना संभव नहीं होतीं। इसलिए हमें संभवतः पहले इन भविष्य की सुपर मशीनों का निर्माण करना चाहिए। फिर समस्याएँ स्वयं उत्पन्न हो जायेंगी।

क्वांटम कंप्यूटर किन क्षेत्रों में उपयोगी हो सकते हैं?

कृत्रिम होशियारी। एआई () अनुभव के माध्यम से सीखने के सिद्धांत पर काम करता है, जो फीडबैक मिलने पर और अधिक सटीक हो जाता है जब तक कि कंप्यूटर प्रोग्राम "स्मार्ट" नहीं हो जाता। फीडबैक संभावित विकल्पों की एक श्रृंखला की संभावनाओं की गणना पर आधारित है। हम पहले से ही जानते हैं कि लॉकहीड मार्टिन, उदाहरण के लिए, ऑटोपायलट सॉफ़्टवेयर का परीक्षण करने के लिए अपने डी-वेव क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने की योजना बना रहा है जो वर्तमान में शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए बहुत जटिल है, और Google ऐसे सॉफ़्टवेयर विकसित करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कर रहा है जो कारों को स्थलों से अलग कर सकता है।

आणविक मॉडलिंग. क्वांटम कंप्यूटरों के लिए धन्यवाद, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए इष्टतम कॉन्फ़िगरेशन ढूंढना, आणविक इंटरैक्शन को सटीक रूप से अनुकरण करना संभव होगा। क्वांटम रसायन विज्ञान इतना जटिल है कि आधुनिक डिजिटल कंप्यूटर केवल सबसे सरल अणुओं का ही विश्लेषण कर सकते हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाएँ प्रकृति में क्वांटम होती हैं क्योंकि वे अत्यधिक उलझी हुई क्वांटम अवस्थाएँ बनाती हैं जो एक-दूसरे को ओवरलैप करती हैं, इसलिए पूरी तरह से विकसित क्वांटम कंप्यूटर आसानी से सबसे जटिल प्रक्रियाओं का भी मूल्यांकन करने में सक्षम होंगे। Google पहले से ही इस क्षेत्र में काम कर रहा है - उन्होंने हाइड्रोजन अणु का अनुकरण किया है। इसका परिणाम सौर पैनलों से लेकर दवाइयों तक अधिक कुशल उत्पाद होंगे।

क्रिप्टोग्राफी। सुरक्षा प्रणालियाँ आज कुशल प्राथमिक पीढ़ी पर निर्भर करती हैं। इसे हर संभव कारक की खोज करके डिजिटल कंप्यूटर के साथ हासिल किया जा सकता है, लेकिन आवश्यक समय की भारी मात्रा "कोड ब्रेकिंग" को महंगा और अव्यवहारिक बना देती है। इस बीच, क्वांटम कंप्यूटर यह काम डिजिटल मशीनों की तुलना में बहुत अधिक कुशलता से कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि आज की सुरक्षा विधियां जल्द ही अप्रचलित हो जाएंगी। ऐसे आशाजनक क्वांटम एन्क्रिप्शन तरीके भी हैं जिन्हें क्वांटम उलझाव की एकतरफा प्रकृति का लाभ उठाने के लिए विकसित किया जा रहा है। कई देशों में शहर-व्यापी नेटवर्क का प्रदर्शन पहले ही किया जा चुका है, और चीनी वैज्ञानिकों ने हाल ही में घोषणा की है कि उन्होंने एक परिक्रमा करने वाले "क्वांटम" उपग्रह से उलझे हुए फोटोन को तीन अलग-अलग बेस स्टेशनों पर सफलतापूर्वक पृथ्वी पर भेजा है।

वित्तीय मानक स्थापित करना। आधुनिक बाज़ार अस्तित्व में सबसे जटिल प्रणालियों में से कुछ हैं। यद्यपि उनके विवरण और नियंत्रण के लिए वैज्ञानिक और गणितीय उपकरण विकसित किए गए हैं, लेकिन वैज्ञानिक विषयों में मूलभूत अंतर के कारण ऐसी गतिविधियों की प्रभावशीलता अभी भी काफी हद तक अपर्याप्त है: कोई नियंत्रित वातावरण नहीं है जिसमें प्रयोग किए जा सकें। इस समस्या को हल करने के लिए निवेशकों और विश्लेषकों ने क्वांटम कंप्यूटिंग की ओर रुख किया है। एक तात्कालिक लाभ यह है कि क्वांटम कंप्यूटर की अंतर्निहित यादृच्छिकता वित्तीय बाजारों की स्टोकेस्टिक प्रकृति के अनुरूप है। निवेशक अक्सर बहुत बड़ी संख्या में बेतरतीब ढंग से उत्पन्न परिदृश्यों में परिणामों के वितरण का मूल्यांकन करना चाहते हैं।

मौसम पूर्वानुमान। एनओएए के मुख्य अर्थशास्त्री रॉडनी एफ. वीहर का कहना है कि अमेरिकी सकल घरेलू उत्पाद का लगभग 30% ($6 ट्रिलियन) प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से मौसम से प्रभावित होता है। खाद्य उत्पादन, परिवहन और खुदरा बिक्री के लिए। इस प्रकार, आभा की बेहतर भविष्यवाणी करने की क्षमता कई क्षेत्रों में बहुत उपयोगी होगी, प्राकृतिक आपदाओं से सुरक्षा के लिए उपलब्ध लंबे समय का तो जिक्र ही नहीं। यूके की राष्ट्रीय मौसम शाखा, मौसम कार्यालय ने पहले से ही 2020 से निपटने के लिए बिजली और स्केलेबिलिटी जरूरतों को पूरा करने के लिए इस तरह के नवाचार में निवेश करना शुरू कर दिया है, और अपनी स्वयं की एक्सास्केल कंप्यूटिंग जरूरतों पर एक रिपोर्ट प्रकाशित की है।

कण भौतिकी। ठोस कण भौतिकी मॉडल अक्सर बेहद जटिल, जटिल समाधान होते हैं जिन्हें संख्यात्मक सिमुलेशन के लिए बहुत अधिक कम्प्यूटेशनल समय की आवश्यकता होती है। यह उन्हें क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए आदर्श बनाता है, और वैज्ञानिक पहले ही इस पर पूंजी लगा चुके हैं। इंसब्रुक विश्वविद्यालय और क्वांटम ऑप्टिक्स और क्वांटम सूचना संस्थान (आईक्यूओक्यूआई) के शोधकर्ताओं ने हाल ही में इस सिमुलेशन को करने के लिए प्रोग्राम करने योग्य क्वांटम सिस्टम का उपयोग किया। नेचर में एक प्रकाशन के अनुसार, समूह ने क्वांटम कंप्यूटर के एक सरल संस्करण का उपयोग किया जिसमें आयनों ने तार्किक संचालन किया, किसी भी कंप्यूटर गणना में बुनियादी कदम। अनुकरण ने वर्णित भौतिकी के वास्तविक प्रयोगों के साथ पूर्ण सहमति दिखाई। सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी पीटर ज़ोलर कहते हैं। -