Obsah
- Na začiatku bol ENIAC
- Žiadne chyby, žiadny stres - Váš sprievodca krok za krokom k vytvoreniu softvéru na zmenu života bez zničenia vášho života
- Kvantové výpočty: Veľký zlom
- Zmysel pre veľké dáta
Zdroj: Krishnacreations / Dreamstime.com
Zobrať:
Počítačová technológia napredovala rovnakou cestou už celé desaťročia, ale kvantové výpočty sú obrovským odklonom od toho, čo prišlo pred ňu.
28. septembra 2012 denník New York Times uverejnil príbeh „Austrálčania, ktorí sa snažia nájsť novú triedu počítačov“, týkajúcu sa toho, čo sa javí ako prielom v zostavovaní funkčného kvantového počítača.
Aj keď definícia kvantového počítača osloví veľa čitateľov, stačí povedať, že fungujúci kvantový počítač bude revolučným v technologickom svete.
Počítačové technológie sú základom zmien vo svete, ktoré sme zažili za posledných 50 rokov - globálna ekonomika, internet, digitálna fotografia, robotika, smartfóny a elektronický obchod sa spoliehajú na počítače. Preto si myslím, že je dôležité, aby sme mali základné vedomosti o technológii, aby sme pochopili, kam nás môže priviesť kvantové výpočty.
Na začiatku bol ENIAC
Začneme teda od začiatku. Prvým fungujúcim elektronickým počítačom bol elektronický číselný integrátor a počítač, ktorý sa bežne nazýva ENIAC. Bola vyvinutá na Moore School of Engineering v Pensylvánskej univerzite s finančnou podporou americkej armády na výpočet trajektórií streleckých zbraní v druhej svetovej vojne. (Okrem toho, že ENIAC bol strojárenským zázrakom, v minulých rokoch prešľapoval cestu mnohých významných IT projektov, ale bolo neskoro na druhú svetovú vojnu, ktorá sa skončila pred dokončením počítača.)
Jadrom spracovateľských schopností ENIAC boli vákuové trubice - 17 468 z nich. Pretože vákuová trubica má iba dva stavy - vypnuté a zapnuté (tiež označované ako 0/1) - počítače používajú binárnu aritmetiku, a nie desatinnú aritmetiku, kde hodnoty prechádzajú od 0 do 9. Každá z týchto individuálnych zobrazení sa nazýva trochu, skratka pre „binárnu číslicu“. (Ak sa chcete dozvedieť viac o histórii ENIAC, prečítajte si článok Ženy ENIAC: priekopníci v programovaní.)
Samozrejme bolo potrebné, aby existoval nejaký spôsob, ako reprezentovať čísla, písmená a symboly, ktoré poznáme, takže schéma kódovania navrhovaná Americkým národným normalizačným inštitútom (ANSI), známa ako American Standard Character Information Interchange (ASCII), nakoniec sa stal štandardom. Podľa ASCII skombinujeme 8 bitov do jedného znaku alebo bajtu pod vopred určenú schému. Existuje 256 kombinácií, ktoré predstavujú čísla, veľké písmená, malé písmená a špeciálne znaky.
Zmätený? Nerobte si starosti - priemerný užívateľ počítača nemusí poznať podrobnosti. Je tu prezentovaná iba ako stavebný blok.
Počítače ďalej postupovali pomerne rýchlo z vákuových trubíc k tranzistorom (William Shockley a jeho tím Bell Labs získali Nobelovu cenu za vývoj tranzistorov) a potom schopnosť umiestniť viac tranzistorov na jeden čip a vytvoriť integrované obvody. To nebolo dlho predtým, ako tieto obvody obsahovali tisíce alebo dokonca milióny tranzistorov na jednom čipe, ktorý sa nazýval veľmi rozsiahla integrácia. Tieto kategórie: 1) vákuové trubice, 2) tranzistory, 3) integrované obvody a 4) VLSI sa považujú za štyri generácie vývoja hardvéru, bez ohľadu na to, koľko tranzistorov je možné zaseknúť na čipe.
Žiadne chyby, žiadny stres - Váš sprievodca krok za krokom k vytvoreniu softvéru na zmenu života bez zničenia vášho života
Svoje programovacie schopnosti si nemôžete vylepšiť, keď sa nikto nestará o kvalitu softvéru.
V čase, keď ENIAC „začal fungovať“ v roku 1946 a po všetky tieto generácie, zostalo základné použitie binárnej aritmetiky na báze vákuovej trubice na mieste. Kvantové počítanie predstavuje radikálne oddelenie tejto metodológie.
Kvantové výpočty: Veľký zlom
Kvantové počítače využívajú silu atómov a molekúl na spracovanie a vykonávanie pamäťových úloh oveľa rýchlejšie ako počítač na báze kremíka ... aspoň teoreticky. Aj keď existujú niektoré základné kvantové počítače schopné vykonávať špecifické výpočty, praktický model je pravdepodobne ešte niekoľko rokov vzdialený. Ale ak sa objavia, mohli by drasticky zmeniť výkon počítačov.
Výsledkom tejto sily je, že kvantové výpočty majú schopnosť výrazne zlepšiť spracovanie veľkých dát, pretože prinajmenšom teoreticky by malo vynikať pri masívne paralelnom spracovaní neštruktúrovaných údajov.
Počítače pokračovali v binárnom spracovaní z jedného dôvodu: V skutočnosti neexistoval dôvod, aby sa pohrávali s niečím, čo fungovalo. Koniec koncov, rýchlosť počítačového spracovania sa zdvojnásobila každých 18 mesiacov na dva roky. V roku 1965 viceprezident spoločnosti Intel Gordon Moore napísal dokument, ktorý podrobne popisoval to, čo sa stalo známym ako Mooreov zákon, v ktorom uviedol, že hustota procesorov sa bude každé dva roky zdvojnásobovať, čo vedie k zdvojnásobeniu rýchlosti spracovania. Aj keď napísal, že tento trend predpovedal na 10 rokov, pozoruhodne to pokračovalo dodnes. (Existuje niekoľko priekopníkov v oblasti výpočtovej techniky, ktorí zlomili binárnu formu. Viac informácií nájdete v časti Prečo nie ternárne počítače?)
Zvýšenie rýchlosti spracovania však nebolo ani zďaleka jediným faktorom zlepšenia výkonu počítača. Zlepšenia v oblasti technológie ukladania dát a rozvoj telekomunikácií boli takmer rovnako dôležité. V prvých dňoch osobných počítačov obsahovali diskety 140 000 znakov a prvý pevný disk, ktorý som si kúpil, obsahoval 10 miliónov znakov. (Tiež ma to stálo 5 500 dolárov a bolo také veľké ako stolný počítač). Našťastie, úložný priestor získal oveľa väčšiu kapacitu, malú veľkosť, rýchlejšie prenosové rýchlosti a oveľa, oveľa lacnejšie.
Veľké zvýšenie kapacity nám umožňuje zhromažďovať informácie v oblastiach, ktoré sme predtým mohli iba poškriabať alebo vôbec ponoriť. Patria sem témy s mnohými údajmi, medzi ktoré patria napríklad počasie, genetika, lingvistika, vedecká simulácia a výskum v oblasti zdravia.
Zmysel pre veľké dáta
Využívanie veľkých údajov čoraz častejšie zisťuje, že napriek všetkým ziskom dosiahnutým v spracovateľskej energii to jednoducho nestačí. Ak sa nám podarí zmysel tohto obrovského množstva údajov, ktoré zhromažďujeme, potrebujeme nové spôsoby ich analýzy a prezentácie, ako aj rýchlejšie počítače na ich spracovanie. Kvantové počítače nemusia byť pripravené na akciu, ale odborníci sledujú každý ich vývoj ako ďalšiu úroveň počítačového výkonu. Nemôžeme s istotou povedať, ale ďalšou veľkou zmenou v počítačovej technológii by mohla byť skutočná odchýlka od kremíkových čipov, ktoré nás doteraz niesli.