Что произойдет с компьютерами через 10 лет
Элина Хилтунен, доктор технических наук и одна из 50 ведущих женщин-футурологов по версии Forbes, уверена: интернет вещей (англ. Internet of things, IoT) эволюционирует. Скоро к сети будут подключены и живые объекты.
Интернет вещей объединяет устройства в сети, по которым обрабатываются и передаются данные. Эти устройства работают самостоятельно, «общаясь» друг с другом, но люди могут их настраивать. Датчик движения следит за безопасностью в вашем доме и при подозрительной активности посылает уведомление на ваш смартфон, параллельно сообщая адрес в полицию. Тостер, чайник, стиральная машина ― все можно включить и настроить через смартфон или фитнес-браслет.
Если масштабировать умный дом, получится умный город, где камеры могут найти преступника среди десятков тысяч человек, а полицейские носят AR-очки. Это и есть интернет вещей, где устройства коммуницируют через программное обеспечение, приложения или технические устройства. Но IoT включает в себя лишь неодушевленные предметы, в то время как интернет всего (англ. Internet of Everything, IoE), уверена Хилтунен, позволит «подключить» к сети людей и оцифровать жизненные процессы. Например, можно будет проглотить умную таблетку, которая диагностирует состояние здоровья человека и передаст данные его виртуальному врачу для подбора лечения. Рынку smart pills прогнозируют среднегодовой темп роста около 24%.
Трансформация IoT в IoE была предсказана несколько лет назад, и уже в ближайшие 10-15 лет, по мнению Элины Хилтунен, она даст плоды: «Развитие технологий и цифровизация изменят как отдельные экономические и бизнес-процессы, так и целые города. 5G (пятое поколение мобильных сетей. ― Forbes Life) создает основу для масштабной работы интернета вещей. Сейчас все больше устройств ― от беспилотных автомобилей до умных часов ― подсоединены к сети. Тенденция будет усиливаться, в сети окажется буквально все».
«Моя умершая мама, например, могла бы принять облик врача и помогать мне в вопросах здоровья»
Следующей ступенью развития коммуникаций, по словам Хилтунен, станут цифровые аватары. Виртуальные персонажи уже стали блогерами и телеведущими. Samsung показывал аватаров медсестры, скаута, фитнес-тренера, секретаря. «Сбер» инвестировал в стартап Malivar, который создает виртуальных людей на основе нейросетей и компьютерной графики. Как считает Хилтунен, аватары станут не только широко распространенными, но и более персонифицированными: «Моя умершая мама, например, могла бы принять облик врача и помогать мне в вопросах здоровья». Звучит неоднозначно, но «встречи» с умершими людьми в виртуальной реальности уже возможны. В 2020 году кореянка Джан Джи-Сун смогла увидеть и поговорить со своей дочерью, погибшей от лейкемии.
Конец «эпохи poker face»
Анна-Лиз Кьер, лондонский футуролог и основательница агентства прогнозирования Kjaer Global, среди трендов на ближайшие десятилетия выделяет технологии эмпатии: «Сейчас люди вдохновлены, наделены силой влияния и связаны друг с другом. Это ощущается ярче, чем когда-либо. Мы стали аналоговыми существами в цифровой реальности и хотим эмпатических, ориентированных на человека технологий».
В научном мире эту тенденцию рассматривают с двух сторон. Во-первых, машины смогут считывать наше внутреннее состояние по внешним проявлениям, и это станет концом «эпохи poker face» — люди больше не смогут скрывать свои эмоции, по крайней мере от ИИ. Расширенные зрачки, количество выделяемого пота, электрическое сопротивление кожи ― все, что заметят машины, может быть использовано для создания адаптивных технологий.
Во-вторых, с помощью технологий люди смогут понимать и изучать эмоции друг друга. Исследователи из Стэнфордского университета уверены: опыт переживаний в виртуальной реальности может сделать нас более чувствительными друг к другу. В 2018 году ученые запустили проект Becoming Homeless, позволяющий пережить иммерсивный опыт ― стать бездомным. В интерактивных сценариях разворачиваются жизненные ситуации. В «своей» квартире нужно выбрать вещи, которые можно продать и оплатить аренду, на улице ― найти безопасное место для ночлега.
Еще один проект использует виртуальную реальность для борьбы с предубеждениями. Live in Their World позволяет увидеть мир глазами чернокожего мужчины, чернокожей женщины и белой женщины на рабочем месте. Зрители узнают, как сознательные и бессознательные предубеждения одних людей формируют реальность других. Проект позиционируется как VR-тренинг, который можно провести удаленно, например, с помощью VR-гарнитуры Oculus.
Все больше компаний используют биомаркеры — частоту сердечного ритма, расширяющиеся зрачки и так далее — для измерения эмоций пользователей. Мировой рынок технологий распознавания эмоций вырастет с $21,6 млрд в 2019 году до $56 млрд к 2024-му, уверены эксперты. И это откроет новые возможности для более чуткого и проницательного общения.
«Вместе — лучше. Этот тезис стал своего рода трендом на ближайшие десятилетия, ― говорит Анна-Лиз Кьер, ― новые сообщества создаются вокруг объединяющего опыта. Люди хотят стать соавторами продуктов и услуг, а также участвовать и влиять на общественную жизнь».
Автономные сети искусственного интеллекта
Джеймс Кантон, футуролог, писатель, основатель Institute for Global Futures в Сан-Франциско, назвал одним из главных трендов полностью автономные сети искусственного интеллекта (англ. Fully Autonomous Artificial Intelligence Networks, FAAIN). Они объединят возможности машинного обучения, нейронных сетей, предиктивной аналитики и автономных приложений. На пересечении автономных систем и искусственного интеллекта уже появляются стартапы-«единороги», например, производитель дронов Skydio из Калифорнии. Такие летающие аппараты оснащены несколькими камерами для полностью автономного обнаружения и избегания препятствий на своем пути. Skydio уже сотрудничает с коммунальными и пожарными службами, строительными компаниями.
Если вычислять что-то в миллиарде вселенных одновременно, ответ получится в миллиард раз быстрее
В ближайшем будущем, по мнению Джеймса Кантона, эволюция программного обеспечения приведет к тому, что умные машины будут имитировать человеческие навыки, способности и таланты. Действуя автономно, то есть с минимальным контролем со стороны человека, они изменят бизнес, экономику и социальную сферу. «Драйвером следующего поколения интеллектуальных технологий станут квантовые вычислительные облака, спроектированные и построенные искусственным интеллектом. Эта технология формирует будущее инноваций», ― уверен эксперт.
Обычный компьютер оперирует битами, способными принимать значение либо 0, либо 1. А квантовый ― кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. Чем больше кубитов, тем обширнее ресурс: 30 кубитов допускают около миллиарда комбинаций нулей и единиц. Если вычислять что-то в миллиарде вселенных одновременно, ответ получится в миллиард раз быстрее. А искусственный интеллект нивелирует главный недостаток квантовых систем — высокую вероятность ошибок.
Разработкой квантовых компьютеров с облачным доступом занимаются IBM, Microsoft, Intel. А Google уже заявляет о достижении квантового превосходства. Созданный корпорацией квантовый компьютер за 200 секунд выполнил расчет, на который самому мощному в мире суперкомпьютеру IBM понадобилось бы 10 000 лет.
Человекоцентричная экономика вместо цифровой
Тренд, который во всю силу развернется через несколько десятилетий, но даст жизнь многим стартапам уже в ближайшие годы, ― это антропономика, или человекоцентричная экономика. Футуролог, председатель совета директоров экосистемы «Русские инвестиции» Кирилл Игнатьев, считает, что следующее поколение компаний-«единорогов» вырастет в мире, ориентированном на человека, его здоровье, долголетие и комфорт.
Активные инвесторы эпохи цифровой экономики подходят к преклонному возрасту, и для них вопрос инвестиций в антропономику — это в том числе вопрос их персональной продолжительности жизни. Подстегнут этот тренд, как утверждает эксперт, последствия пандемии, сфокусировавшие внимание на медицине, персональных услугах, ЗОЖ, питании, экологии.
«В областях, ориентированных на человека, уже можно искать образы будущих компаний-миллиардеров»
«В областях, ориентированных на человека, уже можно искать образы будущих компаний-миллиардеров. По значимости они будут сравнимы с гигантами в области цифровой инфраструктуры, такими как Amazon, Google, Facebook. При этом все, что сделают новые «единороги», будет тесно связано с гаджетами и digital-технологиями. Цифровая экономика создала основу для постцифровой человекоцентричной экономики», ― уверен Игнатьев.
Рынок цифрового здравоохранения уже сейчас бъет рекорды, а к 2026 году он вырастет до $175,5 млрд. Телемедицина из сервисной услуги превратится в полноценную экосистему. Аналитику для нее будут собирать не только популярные сейчас умные браслеты, часы и трекеры, но и такие гаджеты, как ампулы для эндоскопии. Они станут компактнее за счет уменьшения элементов питания, а значит, удобнее в использовании.
«Сам по себе тренд бесконтактности, в том числе в медицинских исследованиях, набирает обороты, ― говорит Кирилл Игнатьев. ― На передовую выйдут компании, разрабатывающие чипы и ампулы, которые можно просто проглотить, и передать данные о состоянии организма своему врачу. Укрепит этот тренд персонализация, которая будет проявляться во всем ― от медицины до еды. Например, будут востребованы услуги по производству индивидуального питания, учитывающего состояние человека ― его вкусы и медицинскую карту. И это тоже определенный срез антропономики».
Бесконтактность станет драйвером развития во многих индустриях, уверен эксперт. Производители автомобилей выпустят беспроводные зарядные устройства для электромобилей. Первые прототипы уже есть: BMW показал беспроводную станцию для зарядки, которую можно разместить на полу гаража. Когда у автомобиля выключается зажигание, колодка начинает заряжать машину автоматически.
Носимые устройства также будут заряжаться, не контактируя с традиционными элементами питания, например, от человеческого тела. Первые попытки в этой сфере делает стартап Matrix Industries, выпустивший часы PowerWatch. Однако им все еще нужны дополнительные источники энергии. А вот устройству, разработанному учеными и США, нет. Продукт, по словам создателей, выглядит как «нечто среднее между пластиковым браслетом, миниатюрной материнской платой компьютера и технологичным бриллиантовым кольцом». Мощность пока небольшая ― один вольт электроэнергии с каждого сантиметра, соприкасающегося с кожей человека. Но этого достаточно для поддержки работы фитнес-браслета или часов.
Плавучие города и свободные сообщества
Похожие тенденции замечает и Алексей Турчин, футуролог, вице-президент фонда «Наука за продление жизни». «Пандемия не только поставила нас перед фактом самоизоляции, но и позволила по-другому посмотреть на свою автономность. Дом на колесах, электромобиль с маленькой солнечной электростанцией ― все, что гарантирует комфорт, но не привязывает к определенному месту, ― стало востребованным», ― говорит эксперт. В России для жизни на колесах сложные условия. Но в США за год ― с 2019-го по 2020-й ― количество бронирований домов на колесах выросло на 70% среди миллениалов (родившихся между 1981 и 2000 годами).
Еще один тренд, который отмечает Турчин, ― систейдинг (англ. seasteading). Глобально это строительство и проживание в свободных сообществах, плавающих в открытом море вне юрисдикции конкретной страны. Как сообщает Business Insider, многие жители технологических центров, таких как Кремниевая долина, в пандемию предпочли обычным домам плавучие города ― они дешевле, безопаснее и удобнее. Последние, как утверждает издание, могут стать новой урбанистической реальностью ― но не столько как плавучие коммуны для миллиардеров, сколько как решение для стран, борющихся с повышением уровня моря и перенаселенностью.
«Starlink (спутниковая система, созданная компанией SpaceX. — Forbes Life) сделает глобальный спутниковый интернет доступным из любой точки земного шара. Машины с автопилотом позволят перемещаться на 1000-2000 км в день, не тратя силы на контроль за дорогой. Роботы-доставщики смогут поддерживать тот уровень комфорта, в которому привыкли жители городов. Таким образом, место для жизни и работы можно будет обустроить в самых отдаленных уголках», ― резюмирует Алексей Турчин.
С компьютерами и книгами через 10 лет ничего не произойдет. из за инфраструктурного кризиса, и экологических катастроф технологии останутся почти такие, какие и были. Телевидение не сможет стабильно работать, что бызовет повышенный интерес к книгам. Компьютеры так же не всегда смогут стабильно работать и за повышенного энергопотребления. Мобильные технологии и услуги gps будут весьма востребованы и цены на них значительно упадут. Вот так все будет.
книг не будет - все перекачают на CD. а компутеры будут такими маленькими, что их будут носить в ухе, как слуховой аппарат
книги и компьютеры пропадут. появятся наручные часы. в них будет вся необходимая инфориации. полноценный интернет. электронная библиотека. и всё остальное так необходимое.
Через 10 лет книги исчезнут. Останутся только в музеях. Их заменят флешки и жесткие диски объемом терабайт по 10)))). Компьютеры будут абсолютно везде. Они будут контролировать все (кроме человека естественно))) . Вот так я думаю!
Через 10 лет с компьютерами и книгами случится непоправимое. Книги станут неактуальны. Компы завладеют умами полностью. Лишь энтузиасты будут где-то хранить и прятать бумажные книги первоисточники. А комп будет писать любые книги в любом а-ля стиле и любую чушь и любые шедевры. "Нас трудно понять и также трудно не понять" (Bela.B).
XXI век. Век космических скоростей и компьютерных технологий, век, в котором максимально насыщен разного рода информацией, событиями, стрессами. И где найти человеку тихое убежище, чтобы помечтать, подума о добром и вечном?
Не так давно, в конце прошлого века, многие ученые, ослепленные многими возможностями кино, телевидения и компьютера, прогнозировали исчезновение книжной культуры вообще. Для чего, кажется, книги из бумаги, если можно просто посмотреть фильм или даже всю национальную библиотеку записать га один кристалл. Да, аозможности информационнных технологий сегодня достигли таких высот, куда даже не заглядывали научные фантасты. Но мне все же верится, что книги навсегда останутся великим достоянием человеческой культуры.
Как приятно пахнет новое издание. Какие яркие и красивые в этой книге иллюстрации! Мне нравится, как с тихим шелестом переворачиваются страницы. Я всегда радуюсь, когда в мои руки попадает новая книга, потому что я нахожу в ней мудрого и доброго друга - какой бы век ни стоял за окном.
Приступая к чтению нового романа, я ожидаю встречи с новым человеком, героем или подлецом, принцем или нищим, скептиком или романтиком. Я "примеряю" на себя тот или иной образ, созданный рукой мастера, представляю его одежду, движения, взгляды "своего" героя. И именно этого, по моему мнению, не может дать кино, телевидение и компьютер. Ведь они предлагают уже готовый образ, не оставляя пространства для полета фантазии. А вот чтение книг как раз и предлагает работу мысли и сердца, а не просто потребления "готового продукта". Немаловажно при этом и то, какие книги мы выбираем. Не секрет, что сейчас в продаже появилось большое количество низкопробной литературы, поэтому надо быть очень разборчивым при выборе книг. Можно "проглотить" все детективы и любовные романы, так ничему и ненаучившись. А ведь "книга - источник знаний". Поэтому нельзя относиться к книгам как к способу отдыха и развлечения. Книга должна способствовать духовному развитию человека, становлению его как личности.
Конечно, в поисках определенной информации разумнее воспользоваться компьютером. Он оперативно найдет и предоставит необходимые сведения. Существуют также такие отрасли знаний, где наглядность более информативна, чем печатный текст. Разве не интереснее увидеть красоту растительного и животного мира или наблюдать изменения молекулы, чем прочитать об этом в учебнике? Тут, безусловно, книга уступает кино и телевидению, еак бы чудесно она ни была иллюстрирована. Но если говорить о художественных произведениях, то никогда бы я не предпочла экранизацию.
Каков же итог размышлений? Книга передает нам опыт минувших поколений, их идеалы, убеждения, пути поиска истины. И в наш век Интернета и космических полетов книгу ничто не заменит. Я же твердо убеждена в одном. Каких бы высот не достигло человечество в своем развитии, оно всегда будет беречь и ценить книгу.
10 лет – это долгий срок для информационных технологий. Определить точно, какие изменения произойдут за это время крайне сложно, но все-таки некоторые предположения сделать реально. Наблюдая за развитием IT-индустрии, можно заметить определенные тенденции и установки. За последнее десятилетие, кроме стационарных персональных компьютеров, появилось множество других цифровых устройств – ноутбуки, нетбуки, смартфоны, планшеты, планшетные компьютеры и т.д. Подключение к Интернету стало обыденным явлением в каждом доме и общественном месте. Сегодняшних потребителей уже не удивляют умные гаджеты из научно-фантастических фильмов и книг, они их ждут и быстро принимают в свою жизнь. Значит, все уже давно придумано – осталось дело за реализацией. Что же нас ожидает на рынке информационных технологий в ближайшее десятилетие?
От сенсорного экрана к голографической проекции
Несмотря на то, что первый сенсорный экран был создан еще в далеких 1960-х годах, а первый примитивный смартфон IBM Simon в 1993 году, широкое распространение смартфонов с сенсорным экраном началось с 2007 года, когда был выпущен первый iPhone. Спустя год рынок разделился между Apple и Android. Сейчас сенсорные экраны используются на большинстве цифровых устройств – смартфоны, планшеты, электронные книги, телевизоры и даже часы. Интерактивные панели и сенсорные столы прочно вошли в нашу жизнь и завоевали признание пользователей.
Но не за горами время, когда к электронному устройству не будет нужды прикасаться, можно будет управлять им через голографический интерфейс. Гаджеты будут стремиться к минималистическим формам и проецированию объемного изображения в воздухе.
Носимая электроника
Очки Google, перчатки ProGlove, одежда для тренировок Hexoskin или медицинские устройства Vital Connect – все эти умные гаджеты еще кажутся диковинкой, не многие люди приобретают их себе. Но не пройдет и 10 лет как носимая электроника наполнит IT-рынок, это будут общедоступные предметы наравне с обычными аналогами.
Это могут быть технологии, проецирующие интерфейс на прозрачной поверхности, отображающий погоду, карту местности, календарь или другую информацию; разговаривающее оборудование, не только выполняющее голосовые команды, но и анализирующее информацию с предложением различных вариантов действий; микро-устройства, контролирующие состояние здоровья человека и т.д.
Облачные технологии
Облачные сервисы позволяют нам с любого устройства, подключенного к Интернету, получить доступ к своим файлам. Скоро отпадет необходимость в носителях большого объема, так как много информации будет храниться в «облаке». Сейчас уходит эпоха флешек вслед за дисками и дискетами – пользователю не надо будет заботиться о местонахождении его файлов, будет достаточно войти в Интернет.
Зазеркалье
Побывать в разных городах планеты, физически оставаясь в кресле дома, – не это ли сказка? Жизнь в виртуальном мире перестает быть недосягаемой, дополненная реальность позволяет окунуться в «глубину» компьютерных игр с головой. Расширение использования носимой электроники и развитие интернета вещей поспособствуют скорейшему внедрению виртуальной реальности в повседневную жизнь.
К омпьютерные технологии неустанно развиваются. Обычные смартфоны теперь способны выполнять задачи, на решение которых в прошлом требовалась мощность огромных вычислительных машин. Впрочем, человечество стоит на пороге куда более масштабного технологического скачка. Он произойдет с появлением полноценного квантового компьютера. Всего за несколько минут он сможет решить задачу, на которую даже у самых мощных суперкомпьютеров уйдут десятилетия и даже столетия вычислений. Пока существуют только прототипы квантовых компьютеров, однако технологии с каждым годом совершенствуются. «Лента.ру» и Homo Science рассказывают, что такое квантовые технологии и каким образом они могут изменить мир.
Одним из первых о создании квантового компьютера заговорил американский физик Ричард Фейнман в 1982 году. По мысли ученого, такие машины способны моделировать сложные квантовые системы, например, атомы, что не по силам обычному, классическому компьютеру, которому для этого требуется колоссальный объем вычислительных ресурсов. Стало ясно, что квантовые компьютеры — хотя на тот момент не существовало даже их прототипов — способны на то, на что не способны даже мощнейшие суперкомпьютеры.
В 1996 году американский математик Лов Гровер предложил квантовый алгоритм решения задачи перебора, который теоретически способен ускорить поиск внутри гигантских баз неупорядоченных данных. Этот алгоритм был реализован в 1998 году с помощью компьютера, состоящего из двух кубитов на базе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — того же самого явления, что стало основой для магнитно-резонансных томографов. Годом позже было показано, что ЯМР-компьютеры не имеют никакого преимущества перед обычными компьютерами, поскольку в них не реализуется особый феномен, называемый квантовой запутанностью.
Пока одни ученые искали алгоритмы, которые можно реализовать на квантовом компьютере, другие занимались физической реализацией квантовых вычислений. В 1995 году физики Сирак и Цоллер предложили ионную ловушку для создания кубитов, а в 1999 году японский физик Ясунобу Накамура продемонстрировал рабочий кубит на основе сверхпроводников.
Технологии стремительно развивались, и в 2009 году была опубликована работа, в которой исследователи использовали два запутанных фотона для вычисления энергии молекулы водорода, что слишком сложно для классических компьютеров. Это была первая демонстрация того, что квантовые вычисления способны привести к полезному результату.
Спустя десять лет, в 2019 году, Google объявила о достижении квантового превосходства: всего за 200 секунд их компьютер выполнил серию вычислений, на которую у суперкомпьютера ушло бы десять тысяч лет. А всего через год о достижении квантового превосходства сообщили китайские ученые: их компьютер на запутанных фотонах Jiuzhang за 200 секунд решил задачу, которая потребовала бы у самого мощного суперкомпьютера до 2,5 миллиардов лет вычислений.
Сейчас уже ведется работа по подготовке человеческого общества к появлению полноценных квантовых компьютеров: разрабатываются новые стандарты, создаются дорожные карты, стратегии выхода на рынок и сфера применения квантовых вычислений.
В России дорожная карта развития квантовых вычислений разработана совместными усилиями Росатома и Российского квантового центра.
На создание квантовых компьютеров и облачной платформы для доступа к ним планируется потратить 23,6 миллиарда рублей.
Квантовое превосходство — это свойство квантовых компьютеров решать задачи, которые не способны решить классические компьютеры за обозримый период времени. Сейчас ученые рассматривают это достижение больше как доказательство принципа, чем то, что может повлиять на будущую коммерческую жизнеспособность таких вычислений.
В России под эгидой Росатома создана Национальная квантовая лаборатория, куда вступили различные научные организации, включая Фонд «Сколково», Российский квантовый центр и профильные научные институты. Целью лаборатории является создание квантовых процессоров на базе сверхпроводников, холодных атомов, фотонов и ионов. К 2024 году планируется построить квантовые компьютеры, состоящие из 30-100 кубитов, в зависимости от используемой технологии.
Квантовое превосходство может быть временным и не исключает появления более эффективных алгоритмов, ускоряющих вычисления классическими компьютерами, поэтому любое заявление о достижении квантового превосходства вызывает скепсис у специалистов и подвергается тщательной проверке. Когда Google опубликовала результаты вычислений квантового процессора Sycamore, IBM заявила, что ее суперкомпьютер способен решить ту же задачу более точно и почти с той же скоростью — за два с половиной дня.
Страны вкладывают огромные суммы в развитие квантовой отрасли. Китай создал новый центр квантовых исследований (National Laboratory for Quantum Information Sciences) стоимостью 10 миллиардов долларов; Евросоюз разработал генеральный план развития квантовых технологий и планирует потратить на это около миллиарда евро; США, в соответствии с законом о национальной квантовой инициативе, выделили 1,2 миллиарда долларов на развитие проектов в этой области за пятилетний период. Однако для достижения полезной вычислительной производимости, вероятно, понадобятся машины, состоящие из сотен тысяч кубитов.
Классические компьютеры выполняют логические операции, используя биты — единицы информации, принимающие значение либо «0», либо «1». В квантовых вычислениях для этого используются кубиты, представляющие собой квантовое состояние объекта, например, фотона. До момента измерения квантовое состояние является неопределенным, то есть оно находится в суперпозиции двух возможных состояний — «0» или «1». Суперпозиция одного объекта может быть связана с суперпозициями других объектов, то есть можно сконструировать между ними логические отношения, подобные тем, что существуют на основе транзисторов в классических компьютерах. Однако квантовые системы трудно поддерживать в состоянии суперпозиции достаточно долго, поскольку квантовое состояние нарушается (система декогерирует) в результате взаимодействия с окружающей средой.
Чтобы добиться квантового превосходства, необходимо использовать явление, называемое квантовой запутанностью. Оно возникает в случае, когда две системы настолько сильно связаны, что получение информации об одной системе немедленно даст информацию о другой — вне зависимости от расстояния между этими системами.
Хартмут Невен, директор Google Quantum AI Labs предложил новое правило, которое предсказывает прогресс квантовых компьютеров в ближайшие 50 лет. Оно гласит, что мощность квантовых вычислений испытывает двукратный экспоненциальный рост по сравнению с обычными вычислениями. Если бы этому принципу подчинялись классические компьютеры, то ноутбуки и смартфоны появились бы в мире уже к 1975 году. Невен обосновывал свое правило тем, что ученые создают все более совершенные квантовые процессоры с большим количеством запутанных кубитов, и при этом процессоры сами по себе экспоненциально быстрее традиционных компьютеров.
Закон Невена, или, как его еще называют, закон Мура 2.0, прогнозирует, что по мере совершенствования квантовых микросхем вычисления будут становиться все быстрее и смогут решать проблемы, которые не под силу даже самым мощным суперкомпьютерам на планете. Это лишь вопрос количества доступных кубитов и снижения частоты ошибок, которые представляют основную проблему современных квантовых информационных систем. Если закон Невена себя оправдает, то в ближайшем будущем квантовые компьютеры покинут пределы университетских и исследовательских лабораторий и станут доступны для коммерческих и других приложений.
Все больше крупных компаний разрабатывают квантовые компьютеры, обеспечивая доступ к ним через облачные технологии. Заказчиками могут быть университеты, исследовательские институты, а также различные организации, которые заинтересованы в том, чтобы протестировать возможные сценарии использования таких вычислений. Рынок пока невелик: по оценкам Hyperion Research , в 2020 году он составил 320 миллионов долларов, однако его ежегодный рост составляет почти 25 процентов.
Специалисты Boston Consulting Group предсказывают, что к 2040 году рынок вырастет до 850 миллиардов долларов. Этот прогноз основан на уверенности, что уже в ближайшие годы мир получит оборудование, подходящее для решения коммерческих и общественных задач. Даже отсутствие готовых прототипов не мешает инвестициям в начинающие стартапы. Например, PsiQuantum привлек 665 миллионов долларов на создание квантовых компьютеров на базе запутанных фотонов.
В настоящее время усилия ученых сосредоточены на двух направлениях: создании универсальных квантовых компьютеров для широкого круга задач и специализированных квантовых вычислителях. Как правило, коммерчески доступные системы имеют небольшое количество кубитов, однако в них используются принципы квантовой механики, ускоряющие вычисления. Одним из главных игроков на этом рынке является компания D-Wave Systems, чьи устройства уже включают в себя пять тысяч кубитов. В 2020 году D-Wave начала предлагать коммерческий доступ через облако к специализированным квантовым компьютерам Advantage с пятью тысячами кубитов, которые пока пригодны для решения сложных оптимизационных задач.
IBM представила коммерчески доступный IBM Quantum System One, пригодный для решения более широкого круга задач, в том числе моделирования материалов для систем хранения энергии, оптимизации портфелей финансовых активов и улучшения параметров стабильности в инфраструктуре энергоснабжения. Исследователи также стремятся использовать квантовый компьютер для того, чтобы раздвинуть границы глубокого обучения. Пока ведутся исследования, связанные с проверкой концепции, то есть демонстрации осуществимости квантовых вычислений в интересующих специалистов областях.
Одна из наиболее перспективных областей, на которую могут повлиять квантовые вычисления, — разработка систем искусственного интеллекта (ИИ). ИИ имеет дело с огромными объемами данных, а неточности в обучении нейронных сетей приводят к значительным погрешностям. Квантовые компьютеры могут улучшить алгоритмы обучения и интерпретации. Предприниматель в области ИИ Гэри Фаулер считает, что большую роль играет способность квантовых компьютеров выходить за рамки привычного двоичного кодирования. Это влияет как на объем анализируемой информации, так и на обработку естественного языка.
ИИ на базе квантового компьютера будет способен глубоко понимать и анализировать текст и речь. Это касается и распознавания образов, то есть искусственный интеллект может научиться видеть предметы и понимать, что находится перед ним, с той же точностью, что человек, и даже лучше. Улучшенное распознавание образов позволит медицинским работникам быстрее диагностировать и лечить заболевания по снимкам МРТ.
Некоторые специалисты считают, что сильный ИИ невозможен без квантовых компьютеров. Современные суперкомпьютеры не обладают мощностью для моделирования человеческого мозга с химическими взаимодействиями между отдельными частями нервных клеток. Даже с учетом закона Мура такие компьютеры не появятся и через миллион лет, однако полноценный квантовый компьютер поможет решить эту проблему.
Считается, что постквантовая криптография, которая неподвластна квантовым компьютерам, остается неуязвимой даже для самых мощных систем. Специалисты уже работают над решением этой задачи, и NIST (Национальный институт стандартов и технологий, США) разрабатывает новые стандарты защиты информации, которые будут опубликованы в 2022 году. В то же время подобная криптография требует огромных ресурсов, поэтому квантовые компьютеры могут помочь защитить то, что они же делают уязвимым. Однако уже сейчас существуют прототипы защитных протоколов будущего, доступные для тестирования. Полный переход к ним может затянуться на 15-20 лет.
Квантовые компьютеры способны привести к резкому прорыву в открытии и разработке новых лекарств, давая ученым и врачам возможность решать задачи, которые невозможно решить сейчас. Специалисты швейцарской фармацевтической компании Roche надеются, что квантовое моделирование ускорит разработку вакцин для защиты от инфекций, подобных COVID-19, лекарств от гриппа, рака и даже болезни Альцгеймера. Квантовое моделирование может заменить лабораторные эксперименты, чем снизит стоимость исследований и сведет к минимуму потребности в тестировании препаратов с участием животных и людей.
Квантовые компьютеры потенциально могут ускорить создание новых катализаторов для утилизации СО2 из воздуха или отработанных газов, которые не только сократят выбросы, но и позволят получать ценные нефтехимические продукты.
С помощью «квантового отжига» можно рассчитать траекторию движения каждой частицы воздушного потока над новым типом крыла, что может привести к изобретению новых технологий в аэродинамике. Подобный принцип можно использовать для решения задач оптимизации трафика в городе или потока данных в сети.
Читайте также: