Vsebina
- V začetku je bil ENIAC
- Brez napak, brez stresa - vaš korak za korakom vodnik za ustvarjanje programske opreme, ki spreminja življenje, ne da bi vam uničila življenje
- Kvantno računalništvo: velik prelom
- Izdelava občutka velikih podatkov
Vir: Krishnacreations / Dreamstime.com
Odvzem:
Računalniška tehnologija že desetletja napreduje po isti poti, vendar je kvantno računalništvo velik odmik od tistega, kar je bilo pred njim.
28. septembra 2012 je New York Times objavil zgodbo, "Avstralci se soočijo z iskanjem novega razreda računalnikov", o tem, kar se zdi preboj v tekmi za izgradnjo delujočega kvantnega računalnika.
Čeprav bo definicija kvantnega računalnika nagovarjala številne bralce, zadostuje, če rečemo, da bo delujoči kvantni računalnik revolucionarni v svetu tehnologije.
Računalniška tehnologija je temelj sprememb v svetu, ki smo jih doživeli v zadnjih 50 letih - svetovna ekonomija, internet, digitalna fotografija, robotika, pametni telefoni in e-trgovina so vsi odvisni od računalnikov. Verjamem, da je potem pomembno, da imamo nekaj osnovnega razumevanja tehnologije, da razumemo, kam nas lahko pelje kvantno računalništvo.
V začetku je bil ENIAC
Torej, začnimo na začetku. Prvi delujoči elektronski računalnik sta bila Electronic Numerical Integrator and Computer, bolj znana kot ENIAC. Razvili so ga na Inženirski šoli Moore Univerze v Pensilvaniji, ki jo je financirala ameriška vojska za izračun puščarskih poti v drugi svetovni vojni. (ENIAC je poleg tega, da je bil inženirski čudež, v mnogih letih zasledil sled številnim velikim IT-projektom, vendar je bilo za drugo svetovno vojno, ki se je končalo še pred dokončanjem računalnika, prepozno.)
Jedro ENIAC-ove zmožnosti za obdelavo so bile vakuumske cevi - 17.468. Ker ima vakuumska cev samo dve stanji - izklopljeno in vklopljeno (imenovana tudi 0/1), so računalniki sprejeli binarno aritmetiko in ne decimalno aritmetiko, pri čemer se vrednosti gibljejo od 0 do 9. Vsak od teh posameznih predstav se imenuje malo, kratica za "binarna številka." (Če želite izvedeti več o zgodovini ENIAC, glejte Ženske ENIAC: Programiranje pionirk.)
Očitno je bilo treba na neki način predstaviti številke, črke in simbole, ki jih poznamo, zato je shema kodiranja, ki jo je predlagal Ameriški nacionalni inštitut za standardizacijo (ANSI), znana kot ameriška standardna izmenjava znakov (ASCII), sčasoma je postal standard. Pod ASCII združujemo 8 bitov, da tvorimo en znak ali bajt pod vnaprej določeno shemo. Obstaja 256 kombinacij, ki predstavljajo številke, velike in male črke ter posebne črke.
Zmeden? Ne skrbite zaradi tega - povprečnemu uporabniku računalnika ni treba vedeti podrobnosti. Tu je predstavljen le kot gradnik.
Nato so računalniki dokaj hitro napredovali od vakuumskih cevi do tranzistorjev (William Shockley in njegova ekipa Bell Labs sta dobila Nobelovo nagrado za razvoj tranzistorjev), nato pa možnost postavitve več tranzistorjev na en čip, da bi ustvarili integrirana vezja. Ni bilo dolgo, preden so ta vezja vključila na tisoče ali celo milijone tranzistorjev na en čip, kar se je imenovalo zelo obsežna integracija. Te kategorije: 1) vakuumske cevi, 2) tranzistorji, 3) IC-ji in 4) VLSI veljajo za štiri generacije strojne opreme, ne glede na to, koliko tranzistorjev je mogoče zatakniti na čip.
Brez napak, brez stresa - vaš korak za korakom vodnik za ustvarjanje programske opreme, ki spreminja življenje, ne da bi vam uničila življenje
Ne morete izboljšati svojih programskih veščin, kadar nikogar ne skrbi za kakovost programske opreme.
V času, ko je ENIAC "zaživel" leta 1946 in vse te generacije je osnovna uporaba binarne aritmetike na osnovi vakuumske cevi ostala v veljavi. Kvantno računanje predstavlja radikalen odmik od te metodologije.
Kvantno računalništvo: velik prelom
Kvantni računalniki izkoriščajo moč atomov in molekul za procesiranje in izvajanje pomnilniških nalog s precej hitrejšo hitrostjo kot računalnik, ki temelji na siliciju ... vsaj teoretično. Čeprav obstaja nekaj osnovnih kvantnih računalnikov, ki lahko izvajajo posebne izračune, bo praktičen model verjetno še nekaj let. Če pa se pojavijo, bi lahko drastično spremenili procesno moč računalnikov.
Kot rezultat te moči ima kvantno računalništvo moč za močno izboljšanje obdelave velikih podatkov, ker bi moralo biti vsaj teoretično boljše pri množični vzporedni obdelavi nestrukturiranih podatkov.
Računalniki so se še naprej ukvarjali z binarno obdelavo iz enega razloga: res ni bilo razloga, da bi se ukvarjali s tem, kar bi delovalo. Konec koncev se hitrost računalniške obdelave podvoji na vsakih 18 mesecev do dveh let. Leta 1965 je podpredsednik Intela Gordon Moore napisal dokument, v katerem je podrobno opisal, kar je postalo znano kot Mooreov zakon, v katerem je izjavil, da se bo gostota procesorjev podvojila vsaki dve leti, kar je povzročilo podvojitev hitrosti obdelave. Čeprav je zapisal, da napoveduje, da bo ta trend trajal 10 let, se je - izjemno - nadaljeval vse do danes. (Kar nekaj računalniških pionirjev je prekinilo binarni kalup. Več o tem v Zakaj ne Ternarni računalniki?)
Toda povečanje hitrosti obdelave še zdaleč ni edini dejavnik izboljšanih računalniških zmogljivosti. Izboljšanje tehnologije shranjevanja in pojav telekomunikacij sta bila skoraj enako pomembna. V prvih dneh osebnih računalnikov so diskete imele 140.000 znakov, prvi trdi disk, ki sem ga kupil, pa je imel 10 milijonov znakov. (Prav tako me je stalo 5500 dolarjev in je bil velik kot namizni računalnik). K sreči je shranjevanje postalo veliko večje zmogljivosti, manjše velikosti, hitrejše hitrosti prenosa in veliko, veliko cenejše.
Veliko povečanje zmogljivosti nam omogoča, da zberemo informacije na območjih, ki smo jih prej lahko samo opraskali po površini ali se sploh ne poglobili. To vključuje teme z veliko podatkov, kot so vreme, genetika, jezikoslovje, znanstvena simulacija in zdravstvene raziskave, med drugimi.
Izdelava občutka velikih podatkov
Vse pogosteje se pri velikih izkoriščanju podatkov ugotavlja, da kljub vsem povečanim izkoristkom procesne moči samo ni dovolj. Če nam bo uspelo smiselno iz te ogromne količine podatkov, ki jih nabiramo, bomo potrebovali nove načine analize in predstavitve ter hitrejše računalnike za njihovo obdelavo. Kvantni računalniki morda niso pripravljeni za ukrepanje, vendar strokovnjaki na vsak njihov napredek gledajo kot na naslednjo stopnjo računalniške procesorske moči. Ne moremo reči zagotovo, toda naslednja velika sprememba računalniške tehnologije bi lahko bila resničen odmik od silikonskih čipov, ki so nas nosili do zdaj.