מדוע מחשוב קוונטי עשוי להיות התור הבא בכביש הגדול של נתונים

תוֹכֶן

• בראשית היה ENIAC
• אין באגים, אין מתח - המדריך השלב אחר צעד שלך ליצירת תוכנה לשינוי חיים מבלי להרוס את חייך
• מחשוב קוונטי: הפסקה הגדולה
• הגדרת תחושת ביג דאטה

מקור: Krishnacreations / Dreamstime.com

להסיר:

טכנולוגיית המחשבים התקדמה באותו מסלול במשך עשרות שנים, אך מחשוב קוונטי הוא פרידה עצומה ממה שבא לפניה.

ב- 28 בספטמבר 2012 ניהל הניו יורק טיימס סיפור, "אוסטרלים זורמים בחיפוש אחר מחלקה חדשה למחשבים", הנוגע למה שנראה כפריצת דרך במירוץ לבניית מחשב קוונטי עובד.

אמנם ההגדרה של מחשב קוונטי מרמזת קוראים רבים, אך די בכך שאומר כי מחשב קוונטי עובד יהיה מהפכני בעולם הטכנולוגיה.

טכנולוגיית המחשבים עומדת בבסיס השינויים בעולם שחווינו בחמישים השנים האחרונות - הכלכלה העולמית, האינטרנט, הצילום הדיגיטלי, הרובוטיקה, הסמארטפונים והמסחר האלקטרוני כולם נשענים על מחשבים. חשוב לי אם כן, שתהיה לנו הבנה בסיסית כלשהי של הטכנולוגיה כדי להבין לאן מחשוב קוונטי עשוי לקחת אותנו.

בראשית היה ENIAC

אז בואו נתחיל בהתחלה. המחשב האלקטרוני הראשון שעבד היה המשולב המספרי האלקטרוני והמחשב, הידוע יותר בשם ENIAC. זה פותח בבית הספר להנדסה מור באוניברסיטת פנסילבניה במימון על ידי צבא ארה"ב כדי לחשב מסלולי תותחים במלחמת העולם השנייה. (בנוסף להיותו פלא הנדסי, ENIAC עשתה את המסלול עבור פרויקטים גדולים בתחום ה- IT בשנים האחרונות, אבל זה היה מאוחר מדי למלחמת העולם השנייה, שהסתיימה לפני השלמת המחשב).

לב יכולת העיבוד של ENIAC היו צינורות ואקום - 17,468 מהם. מכיוון שלצינורית ואקום יש רק שני מצבים - כבוי ומופעל (המכונה גם 0/1) - מחשבים אימצו חשבון ארית בינארי, ולא חשבון עשרוני, כאשר הערכים עוברים בין 0 ל 9. כל אחד מהייצוגים האישיים האלה נקרא קצת, קיצור ל"ספרה בינארית. " (למידע נוסף על ההיסטוריה של ה- ENIAC, עיין בנשות ENIAC: חלוצים לתכנות.)

כנראה שהיה צורך שתהיה דרך כלשהי לייצג את המספרים, האותיות והסמלים שאנחנו מכירים, ולכן תכנית קידוד שהוצע על ידי מכון התקנים האמריקני הלאומי (ANSI), המכונה American Information Character Information Interchange (ASCII), בסופו של דבר הפך לתקן. תחת ASCII, אנו משלבים 8 ביטים ליצירת תו אחד, או בתים, תחת סכמה שנקבעה מראש. ישנם 256 שילובים המייצגים מספרים, אותיות גדולות, אותיות קטנות ותווים מיוחדים.

מבולבלים? אל תדאגו - למשתמש המחשבים הממוצע אין צורך לדעת את הפרטים. זה מוצג כאן רק כאבן בניין.

בשלב הבא התקדמו המחשבים די מהר מצינורות ואקום לטרנזיסטורים (ויליאם שוקלי וצוות מעבדות בל שלו זכו בפרס נובל לפיתוח טרנזיסטורים) ואז היכולת להניח טרנזיסטורים מרובים על שבב אחד ליצירת מעגלים משולבים. לא עבר זמן רב והמעגלים הללו כללו אלפים ואפילו מיליוני טרנזיסטורים בשבב אחד, שנקרא אינטגרציה בהיקף גדול מאוד. קטגוריות אלה: 1) צינורות ואקום, 2) טרנזיסטורים, 3) IC ו- 4) VLSI נחשבים לארבעת הדורות של פיתוח חומרה, לא משנה כמה טרנזיסטורים ניתן להדביק על השבב.

אין באגים, אין מתח - המדריך השלב אחר צעד שלך ליצירת תוכנה לשינוי חיים מבלי להרוס את חייך

אתה לא יכול לשפר את כישורי התכנות שלך כאשר לאף אחד לא אכפת מאיכות התוכנה.

בזמן שחלף ה- ENIAC "עלה לחיים" בשנת 1946 ובכל הדורות הללו, השימוש הבסיסי באריתמטיקה הבינארית מבוססת צינור ואקום נותר על כנו. מחשוב קוונטי מייצג פריצה רדיקלית מהמתודולוגיה הזו.

מחשוב קוונטי: הפסקה הגדולה

מחשבים קוונטיים רותמים את כוחם של אטומים ומולקולות לעבד ולבצע משימות זיכרון במהירות הרבה יותר מהירה ממחשב מבוסס סיליקון ... לפחות תיאורטית. למרות שישנם כמה מחשבים קוונטיים בסיסיים המסוגלים לבצע חישובים ספציפיים, סביר להניח שמודל מעשי עדיין רחוק מספר שנים. אבל אם הם יופיעו, הם עלולים לשנות באופן דרסטי את כוח העיבוד של מחשבים.

כתוצאה מעוצמה זו, למחשוב הקוונטי יש את הכוח לשפר מאוד את עיבוד הנתונים הגדולים מכיוון שלפחות תיאורטית, עליה להצטיין בעיבוד מקביל מאסיבי של נתונים לא מובנים.

מחשבים המשיכו בעיבוד בינארי מסיבה אחת: באמת לא הייתה שום סיבה להתעסק במשהו שעבד. אחרי הכל, מהירויות עיבוד המחשבים מוכפלות מדי 18 חודשים עד שנתיים. בשנת 1965 כתב סגן נשיא אינטל גורדון מור מאמר שפירט את מה שנודע כחוק מור, ובו הצהיר כי צפיפות המעבדים תכפילה כל שנתיים, והתוצאה היא הכפלה של מהירות העיבוד. למרות שכתב כי ניבא כי מגמה זו תימשך 10 שנים, היא נמשכה עד היום. (היו כמה מחלוצי מחשוב ששברו את התבנית הבינארית. למידע נוסף בנושא מדוע לא מחשבים טרנריים?)

אולם העלייה במהירות העיבוד הייתה רחוקה מהגורם היחיד בביצועי המחשב המשופרים. חשיבות כמעט שווה לשיפורים בטכנולוגיית האחסון והופעת התקשורת. בימיו הראשונים של מחשבים אישיים, דיסקטים היו 140,000 תווים והדיסק הקשיח הראשון שקניתי החזיק 10 מיליון תווים. (זה גם עלה לי 5,500 דולר והיה גדול כמו מחשב שולחני). למרבה המזל, האחסון נעשה הרבה יותר גדול בקיבולת, קטן יותר בגודל, מהיר יותר במהירות העברה והרבה יותר זול.

הגידול הגדול בקיבולת מאפשר לנו לאסוף מידע באזורים שאנחנו בעבר יכולים רק לשרוט עליהם את פני השטח, או אפילו לא להתעמק בהם בכלל. זה כולל נושאים עם הרבה נתונים, כמו מזג אוויר, גנטיקה, בלשנות, סימולציה מדעית ומחקר בריאות, בקרב רבים אחרים.

הגדרת תחושת ביג דאטה

יותר ויותר, ניצולי נתונים גדולים מגלים שלמרות כל הרווחים בכוח העיבוד שביצענו, זה פשוט לא מספיק. אם נוכל להיות הגיוניים מכמות אדירה זו של נתונים שאנו צוברים, אנו נצטרך דרכים חדשות לנתח אותם ולהציג אותם כמו גם למחשבים מהירים יותר לעיבודם. מחשבים קוונטיים אולי אינם מוכנים לפעולה, אך מומחים צפו בכל ההתקדמות שלהם כרמה הבאה של עיבוד מחשב. אנו לא יכולים לומר בוודאות, אך השינוי הגדול הבא בטכנולוגיית המחשבים יכול להיות פרידה אמיתית משבבי הסיליקון שנשאו אותנו עד כה.