Квантовая революция: какими будут компьютеры будущего

Содержание

В ближайшие годы нам предстоит буквально качественный скачок. Компьютеры будут выполнять вычисления, которые в настоящее время невозможны. CHIP обнаружил, кто стоит за прогрессом и как будут работать компьютеры будущего.

Квантовая революция: какими будут компьютеры будущего

В ближайшие годы нам предстоит буквально качественный скачок. Компьютеры будут выполнять вычисления, которые в настоящее время невозможны. CHIP обнаружил, кто стоит за прогрессом и как будут работать компьютеры будущего.

Нейронные сети и квантовые компьютеры — две технические разработки, которые будут стимулировать развитие компьютеров в течение следующего десятилетия.

Единицы, нули: с начала своего существования на протяжении почти семидесяти лет компьютеры выполняли вычисления в двоичном коде, формируя последовательность битов информации с помощью простых операторов: И, ИЛИ, НЕ. Эти простые элементы образуют сложные команды, которые составляют основу любого языка программирования: если условие выполняется, необходимо выполнить его (IF, THEN), если нет, то что-то еще (IF, ELSE). Машины исполняют программный код строго дословно.

Теперь представьте компьютер, который не только понимает нули и единицы, но также знает все вероятности того, что значение будет равно нулю или единице. Это не считается ребенком, который складывает на пальцах: 1 + 1 = 2 или 2 + 2 = 4, но считается молодым человеком, который понимает саму операцию сложения: x + y = z. Он не выполняет указанный строгий код, но адаптируется к назначенным задачам и по мере их выполнения дает результаты быстрее и точнее. При этом самостоятельно находит такие решения, о которых никогда не задумывались программисты, и адаптирует код под них.

Практически достигнут технологический потолок для компьютеров. Чтобы «поумнеть», компьютеры должны сильно измениться. Кем они станут?

Предел Мура

До начала 1980-х годов компьютеры воспринимались обществом и специалистами исключительно как компьютеры: громоздкие, дорогие и требовательные. Например, генеральный директор IBM Томас Уотсон однажды сказал, что компьютеры всегда будут штучным продуктом, а Кен Олсон, президент корпорации DEC, уверенно предсказал, что персональные компьютеры никогда не будут востребованы. Переломный момент наступил в августе 1981 года, когда IBM выпустила на рынок серийную модель ПК. Хотя самая дешевая версия стоила более 1500 долларов, к концу года было продано 136 000 экземпляров. Персональные компьютеры были востребованы не только учеными и инженерами, но и обычными пользователями.

Первая универсальная вычислительная машина ENIAC, построенная в 1946 году, весила 27 тонн и использовала в качестве основы элементы электронные лампы

Попытки выпустить серийный персональный компьютер предпринимались еще до IBM, но модель PC 5150, ставшая первой по-настоящему массовой, имела преимущества, предопределившие развитие компьютеров на десятилетия вперед. Во-первых, он был построен на принципах «открытой архитектуры», позволяющей сторонним разработчикам создавать различные устройства, совместимые с компьютером. Во-вторых, он был достаточно компактным, чтобы поместиться на столе. В-третьих, наряду с компьютерами, было распространено необходимое для сотрудников программное обеспечение: текстовый процессор и электронные таблицы. Вскоре появились графические программы и первые компьютерные игры, написанные специально для ПК.

Первый настольный компьютер, покоривший мировой рынок: IBM PC 5150

Первая версия смартфона под названием Simon была выпущена IBM

Персональные компьютеры быстро захватили мир, поскольку было обнаружено, что их можно использовать практически в любой области. Спустя десять лет после появления первой массовой модели ПК, электронные сети начали распространяться, связывая компьютеры вместе, и родилась всемирная паутина. Параллельное внедрение сотовой связи подготовило почву для появления смартфонов.: Мобильные телефоны с аппаратным и программным обеспечением типа полноценного компьютера. Первое такое устройство называлось Simon, и сама IBM выпустила его на рынок в 1994 году.

Дальнейшее развитие компьютеров было направлено на миниатюризацию и повышение производительности. Наряду с настольными моделями в обиход вошли ноутбуки, нетбуки, карманные компьютеры и планшеты. В настоящее время полноценный компьютер уменьшен до размера скепсиса. В марте 2018 года IBM представила рабочий прототип нового микрокомпьютера с площадью 1 мм². Он содержит несколько сотен тысяч транзисторов, SRAM и фотоэлектрических элементов для питания. Он поддерживает связь с внешним миром с помощью устройства, объединяющего фотодетектор и светодиод. По характеристикам микрокомпьютер сравним с IBM AT 386, то есть на нем вполне можно запустить первую версию Doom. При этом стоимость устройства составляет всего 10 центов. Компания планирует использовать его для создания «умных вещей.

В 1982 году журнал Time назвал IBM PC «Человеком года

В 1965 году Гордон Мур, один из основателей Intel, обнаружил определенную закономерность в развитии микросхем, на основе которой он позже сформулировал эмпирический закон, получивший его имя: удвоение количества транзисторов на интегральной микросхеме при одновременном увеличении количества транзисторов сохранение стоимости происходит каждые два года.

Чтобы объяснить закон Мура, можно сформулировать необычную аналогию: если бы авиационная промышленность развивалась так же, как компьютерные технологии в последнюю четверть века, то теперь Боинг 767 будет стоить пятьсот долларов и повернуть земной шар за двадцать минут чем двадцать литров керосина.

Гордон Мур из Intel обнаружил, что вычислительная мощность процессора удваивается каждые два года при сохранении производственных затрат

Однако недавно сам Мур признал, что закон скоро истечет, как только технология приблизится к нереалистичному физическому пределу, который необходимо преодолеть на полупроводниковой основе. Например, в текущем поколении процессоров Tiger Lake используется 10-нанометровая транзисторная технология; Следующее поколение Meteor Lake, которое, как ожидается, будет представлено в 2022 году, будет основано на технологии с разрешением 7 нанометров. А удвоение количества транзисторов впоследствии, скорее всего, недостижимо, потому что размер транзистора не может быть меньше нескольких десятков атомов (размер атома кремния 0,2 нанометра). Предполагается, что даже если бы можно было сделать транзистор, состоящий из электрона, закон все равно закончился бы в 2036 году.

Персональные компьютеры уменьшатся в размерах.
Но у этого есть предел

Оказывается, в течение следующих двух десятилетий появление более миниатюрных и более производительных компьютеров, чем раньше, возможно, но предел уже виден, и пора начинать искать альтернативные пути развития.

10 лучших профессий, которые пригодятся завтра

Топ-10 перспективных профессий будущего

1. Специалист по кибербезопасности.

Интернет давно перестал быть просто средством передачи сообщений. Несмотря на то, что некоторые до сих пор смотрят только видео с кошками, огромное количество транзакций, в том числе связанных с колоссальными финансовыми активами, проходит через всемирную паутину. Безопасность — это то, что касается больших данных и личных данных пользователя, а также его финансы. Специалист по кибербезопасности — профессия будущего, требующая навыков:

Анализ источников угроз. Постоянно появляется новое программное обеспечение: вирусы, «кряки», средства взлома. Хакеры ищут дыры в безопасности во всем, от домашних операционных систем до глобальных хранилищ данных. Постоянно можно услышать новости о том, что информация «просочилась» даже от таких гигантов, как Facebook или Google
Анализ психологического профиля преступников и потерпевших. В большинстве случаев виновниками потери данных или денег являются сами люди. Практически все знают о «разводе» по телефону с якобы звонком из банков. Кибербезопасность — это составление психологического профиля правонарушителей и их потенциальных жертв, чтобы их можно было заранее предупредить об опасности
Обеспечение безопасности Интернета вещей. Потерять пароль от учетной записи в социальной сети неприятно, но не смертельно. Потерять деньги еще хуже. Что произойдет, если злоумышленник получит доступ к машине, управляемой автопилотом? Или в самолете? Именно здесь появляется специалист по кибербезопасности, чтобы предотвратить подобные ситуации.

Вам понадобятся навыки программирования, тестировщик, а также изучение психологии. Профессия уже достаточно востребована в сфере IT, поэтому вы можете подать заявку на соответствующее обучение прямо сейчас.