Каким я представляю компьютер будущего

Каким я представляю компьютер будущего

Каждая ваша денежная транзакция, каждая отправленная смс, каждая видеоигра, в которую вы когда-либо играли – все это возможно благодаря операционной системе.

Это ваше самое базовое, фундаментальное взаимодействие с компьютером. Если компания выпускает хороший телефон, но его ОС непонятна обывателям и предлагает кучу бесполезных приложений, она потерпит неудачу.

Первый iPhone произвел фурор на рынке мобильных телефонов: его операционная система была проста для понимания, в нее были встроены полезные приложения, которыми действительно хотели пользоваться.

Сегодня интернет и ИИ расширили наши возможности взаимодействия с технологиями – теперь мы можем использовать для этого наш голос или движения. Даже мобильные операционные системы вроде Android и iOS оснащены голосовыми помощниками на основе ИИ и могут подключаться к интернету вещей. Они «работают», но каждый, кто регулярно использует IoT-устройство или Siri, знает, что они не очень надежны и довольно ограничены. Нам нужна новая, лучшая система, чтобы мы могли наслаждаться всеми преимуществами интернета.

У технологических компаний есть несколько идей насчет того, какими будут системы следующего поколения. Amazon ставит на голосовое взаимодействие с устройствами и вездесущность компьютеров. Компания внедряет их в микроволновки, часы, машины.

Google, с другой стороны, считает, что ничего не нужно менять, следует просто усовершенствовать ПО. Компания пытается превратить компьютер целиком в веб-браузер. Так он сможет изучать ваши действия в интернете и приложениях и подстраиваться под вас.

Новые алгоритмы для старых электронов

Для задач, связанных с вычислением вероятностей, инженеры американской компании Lyric Semiconductor предлагают использовать процессоры, основанные на принципах байесовской вероятности. Они могут применяться в поисковых системах, системах финансового моделирования и биржевого прогнозирования, обработки биологических и медицинских данных. Такой подход позволяет распределить нагрузку между узлами системы, увеличить производительность и сократить время выполнения поставленных задач.

Принцип распределения нагрузки используют при обработке больших массивов данных. При таком подходе множество компьютеров, связанных между собой, работают как единая система. Например, самый «шустрый» процессор на сегодня имеет пиковую производительность в 24 TFlop/s, в то время как распределенная система научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имеет пиковую производительность 420 TFlop/s. Также для повышения скорости вычислений все больше начинают использовать процессоры видеокарт. Преимущество в скорости графическим процессорам дает архитектура, разработанная именно для вычислительных операций. Используя специальное ПО, можно перенаправить основную вычислительную нагрузку с CPU на GPU. Тем не менее все ближе тот момент, когда кремниевые процессоры не смогут справляться с поставленными задачами, даже с учетом распределения нагрузок и использования архитектур графических и дополнительных процессоров. Выход может быть найден в концептуально новых системах, не ограниченных скоростью электронов.

Оборудование почти при нуле

Квантовые компью­теры Google и IBM

Чтобы построить полноценный квантовый компьютер, предстоит преодолеть некоторые серьезные препятствия. Явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности могут занимать какие-то микросекунды. Компьютер может производить вычисления в течение этого промежутка времени, причем при условии, что кубиты изолированы от внешнего воздействия.

В роли кубитов ученые пробовали разные частицы, в том числе ионы, фотоны, электроны. Квантовые компьютеры IBM и Google построены на цепи из сверхпроводников, находящейся при температуре, близкой к абсолютному нулю, — так можно реализовать электрический ток, который потенциально проходит одновременно в обоих направлениях, то есть находится в суперпозиции состояний. Кубиты этих компьютеров управляются, объединяются и считываются с помощью микроволнового излучения.

Проблема создания квантового компьютера

Все прототипы компьютеров будущего – ДНК-компьютеры, молекулярные и фотонные — разные грани одного целого — идеи создания полнофункционального квантового компьютера. Все микрочастицы, будь то кванты, атомы или молекулы, могут быть описаны волновой функцией состояния и подчиняются единым законам квантовой механики. Таким образом, работы над каждым типом компьютеров базируются на одном фундаменте. Есть у них и общие проблемы. Необходимо научиться объединять частицы в совокупности и работать как с каждой частицей в отдельности, так и с совокупностью в целом. К сожалению, на сегодняшний день технологии не позволяют производить такие манипуляции. К тому же система управления должна поддерживать масштабируемость системы частиц, благодаря которой можно наращивать мощность компьютера. Решение этой проблемы станет очередным прорывом в науке.

Над созданием квантового компьютера работают в лабораториях всего мира, в том числе и российских. Ведущие научные сотрудники Казанского физико-технического института Сергей Моисеев и Сергей Андрианов прокомментировали текущую ситуацию в этой области. С 2001 года они начали вести работы в области квантовой памяти и на сегодняшний день исследуют новые твердотельные материалы, пригодные для хранения кубитов. Также решается задача длительности хранения информации. Пока что это время составляет всего несколько миллисекунд. На вопрос, почему квантовый компьютер до сих пор не существует, отвечает Сергей Моисеев: «Насколько я себе представляю, дело в том, что сложность этой проблемы была не сразу осознана. После того как был проведен первый цикл исследований, были сформулированы проблемы, в том числе и физические, которые предстояло решить. На данный момент создание квантового компьютера напоминает своего рода современный Манхэттенский проект. Цель — создать квантовый компьютер, оперирующий 1000 кубитами, с возможностью его масштабируемости».

Слайд 6: Предназначение компьютера для лечения

В недалёком будущем здоровье каждого человека врачи будут проверять дистанционно, на компьютере. Самое главное – создать программу для диагностики и сбора параметров состояния здоровья пациента. Интерактивность как и в обучении примет массовый характер.

Мы в социальных сетях

Социальные сети давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы узнаем из них новости, общаемся с друзьями, участвуем в интерактивных клубах по интересам

Myslide.ru — это сайт презентаций, докладов, проектов в формате PowerPoint. Мы помогаем учителям, школьникам, студентам, преподавателям хранить и обмениваться своими учебными материалами с другими пользователями.

Конец прогресса чипов: скоро выйдем на уровень атомов

Что касается технологии, ее развитие можно более или менее точно предсказать на ближайшие несколько лет. Во-первых, состоится по крайней мере еще один этап миниатюризации чипов. Это значит, что меньшие устройства смогут развивать большую мощность. Но одновременно увеличивается и цена – стоимость каждого транзистора может быстро падать, но увеличение их количества все же приведет к росту общей цены устройств, которые считаются необходимыми в каждом следующем поколении компьютеров.

На практическом уровне это значит, что не стоит ожидать новых производителей в мире “железа”. Сегодня для того, чтобы войти на рынок, уже нужны миллионы, если не миллиарды долларов. В средней перспективе – от 5 до 15 лет – технология достигнет предела увеличения мощности процессоров. Это связано с тем, что мы уже скоро выйдем в нанотехнологиях на уровень атомов – и дальше, если только не произойдет принципиального скачка в технологии, двигаться некуда. Транзистор, меньше атома, (пока) не построишь. Этого предела мы достигнем уже к 2020 году.

Впрочем, можно двигаться в другом направлении. Нынешние транзисторы двумерные. Возможно добавлять все новые и новые слои их в третьем измерении – по высоте. Но возникают проблемы с выбросом тепла – нужно отводить куда тепло, которое выделяться при работе транзисторов. Если не будет изобретено принципиально новых решений, можно сказать, что эра чрезвычайно быстрого роста мощности позади. Но если это нас огорчает – давайте отвлечемся от железа и посмотрим в другую сторону.

Компьютеры будущего

Главные надежды в этом направлении связаны с оптическими (фотонными) ЭВМ. Идея оптических (фотонных) вычислений – вычислений, производимых с помощью фотонов, которые сгенерированы лазерами или диодами, – имеет достаточно давнюю историю. Преимущества очевидны: используя фотоны (движущиеся со скоростью света), возможно достигнуть несравнимо более высоких скоростей передачи сигнала, чем используя электроны (как в нынешних компьютерах).

Это станет принципиальным прорывом в сфере hardware и позволит создать революционно новое (настоящее) 5 поколение компьютеров. Идея фотонной ЭВМ стала обретать материальную силу после того, как в Массачусетском технологическом институте (США) в 1969 году была предсказана, а в 1976 наблюдалась на опыте оптическая метастабильность. Для приборов, работающих на основе этого явления, требуется полупроводник, прозрачный в одной области спектра и непрозрачный в другой, с резко нелинейной оптической характеристикой (например, антимонид индия). Логические схемы на таких оптических элементах могут работать со скоростью 1000 млрд логических операций в секунду.

В июле 2014 года в Институте Вейцмана (Израиль) создан фотонный маршрутизатор – устройство, основанное на одном-единственном атоме, способном переключаться из одного квантового состояния в другое, и позволяющее направлять единичные кванты света по заданному маршруту. Фотонный маршрутизатор – ключевой элемент, который позволит создать первый фотонный компьютер будущего.

Что такое «Хромбук»?

«Хромбуки» (Chromebooks) являются компьютерами начального ценового уровня. Работают они под управлением операционной системы Google Chrome. В Chrome OS интегрирована поддержка сервисов поискового гиганта, в том числе и Google Drive. «Хромбуки» являются непосредственными конкурентами «нетбуков». Эти устройства начинают постепенно вытеснять традиционные ноутбуки.

Благодаря своей невысокой цене — «хромбук» можно купить даже за 229 долларов США — их выбирают для школьников. Chrome OS проста в управлении и школам просто приспособить ее для своих нужд. Google также предлагает свою систему Google Apps для бизнеса, образования и некоммерческих организаций.

Управление ногами

Американский стартап Reflex Labs разработал пару носимых датчиков Boogio, сделанных в виде стелек для обуви. Они определяют положение каждой стопы и ее ускорение в трех плоскостях. В стельках находятся трехосевые акселерометры и датчики давления, распознающие около 60 тыс. уровней нажатия. Датчики связываются со смартфоном или персональным компьютером через Bluetooth.

Boogio следят за каждым вашим шагом

С помощью чудо-стелек можно многому научиться — например, правильно бегать и хорошо танцевать. Конечно, если кто-то напишет для этого соответствующие программы. Кроме того, Boogio принесут новые впечатления любителям видеоигр и новые доходы их производителям — ведь ни один настоящий геймер не откажется в буквальном смысле походить по виртуальным мирам. Компания-разработчик уже ведет переговоры с Microsoft и Nintendo.