Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Здесь научная фантастика учит нас осторожности. Развивая ИИ, мы должны скрупулезно проверять возможные результаты своих действий, особенно те из них, которые, возможно, не очевидны с самого начала. В конце концов, именно способность к такому анализу отчасти и делает нас людьми.

Чтобы получить более полную картину будущего робототехники, рассмотрим чуть подробнее то, что происходит внутри компьютеров. В настоящее время большинство цифровых компьютеров строятся на основе кремниевых интегральных микросхем и подчиняются закону Мура, который гласит, что каждые полтора года мощность компьютеров удваивается. Но в последние несколько лет технологическое развитие в этой области начало замедляться по сравнению с лихорадочным темпом нескольких предыдущих десятилетий, и кое-кто даже заговорил о крайнем сценарии, в котором закон Мура перестает действовать и серьезно подрывает мировую экономику, которая за много лет стала зависима от почти экспоненциального роста компьютерных мощностей. Если бы такое произошло, Кремниевая долина могла бы превратиться в очередной Фабричный, он же Ржавый, пояс Соединенных Штатов. Чтобы предотвратить потенциальную угрозу этого кризиса, физики всего мира ищут замену кремнию. Они работают над целым рядом потенциальных альтернативных компьютеров, включая молекулярные, атомные, оптические и белковые компьютеры, компьютеры на ДНК и квантовой точке, но ни один из этих вариантов еще не реализован.

Кроме того, в этом наборе вариантов имеется и темная лошадка. Кремниевые компьютеры становятся все меньше и меньше, и когда-нибудь, по идее, их размеры сравняются с размерами атомов. Сейчас в стандартной микросхеме Pentium толщина кремниевых слоев может соответствовать примерно 20 атомам. Еще в этом десятилетии толщина слоев, возможно, уменьшится до всего лишь 5 атомов, и в этом случае электроны начнут утекать из них, как предсказывает квантовая теория, порождая короткие замыкания. Необходим компьютер на каких-то новых принципах. Кремниевые микросхемы, в принципе, могут быть заменены молекулярными, возможно созданными на основе графена, но когда-нибудь даже у молекулярных компьютеров возникнут проблемы, связанные с эффектами, которые предсказывает квантовая теория. Тогда нам, вероятно, придется строить предельный — квантовый — компьютер, способный работать на крохотнейшем из возможных транзисторов: на единственном атоме.

Вот как он мог бы работать. Кремниевые схемы содержат так называемые ключи — элементы, которые могут быть либо открыты, либо закрыты для потока электронов. Информация хранится на основе таких открытых или закрытых контуров. Этот процесс описывает двоичная система счисления, основой для которой служат серии единиц и нулей: 0 может описывать состояние закрытого ключа, а 1 — открытого.

А теперь посмотрим, что произойдет, если заменить кремний рядом отдельных атомов. Атомы подобны крохотным магнитам, у которых есть северный и южный полюса. Когда атомы помещают в магнитное поле, они указывают, как можно было бы предположить, либо вверх, либо вниз. На самом деле каждый атом указывает и вверх, и вниз одновременно до тех пор, пока не произведено окончательное измерение. В каком-то смысле каждый электрон может одновременно находиться в двух состояниях. Это противоречит здравому смыслу, но именно так обстоит дело в реальности, если верить квантовой механике. Преимущества такой системы огромны. Если магниты ориентированы в одном определенном направлении, в них можно хранить определенное количество информации. Но если каждый магнит представляет собой смесь нескольких состояний, то в крохотную группу атомов можно поместить гораздо больше информации. Каждый «бит» информации, который может быть равен или 1, или 0, теперь становится «кубитом» — сложной смесью единиц и нулей, вмещающей намного больше данных.

Главное в квантовых компьютерах — то, что они могут дать нам ключ к исследованию Вселенной. Теоретически именно квантовый компьютер может превзойти человеческий интеллект, но пока мы не знаем, когда такие компьютеры появятся и каков будет их истинный потенциал. В исследовании космоса они могли бы стать бесценными помощниками. Вместо того чтобы просто строить поселения и города будущего, мы с помощью квантовых компьютеров могли бы подняться на ступеньку выше и перейти к высокоуровневому планированию, необходимому для терраформирования целых планет.

Квантовые компьютеры были бы намного более эффективны, чем цифровые компьютеры. Обычным компьютерам потребовалось бы несколько столетий, чтобы взломать код, основанный на решении сверхсложной математической задачи, такой как разложение чисел, состоящих из миллионов знаков, на два меньших сомножителя. Квантовые компьютеры, проводящие вычисления при помощи большого числа смешанных атомных состояний, справились бы с этой задачей очень быстро. ЦРУ и другие разведывательные службы прекрасно сознают их потенциальную ценность. Среди секретных материалов Агентства национальной безопасности США, попавших в результате утечки несколько лет назад в прессу, был совершенно секретный документ, из которого явствовало, что АНБ тщательно отслеживает все работы по квантовым компьютерам, но в ближайшем будущем никаких прорывов в этой области не ожидается.

Когда же можно ожидать появления таких компьютеров с учетом повышенного интереса и суеты вокруг них?

Вычисления на отдельных атомах могут стать для нас и благословением, и проклятием. Атомы могут вместить громадное количество информации, но мельчайшее загрязнение, вибрация или помеха могут погубить любой расчет. Необходимо — но чрезвычайно трудно, и это не секрет — полностью изолировать наши атомы от внешнего мира. Атомы должны прийти в состояние так называемой когерентности, когда все они вибрируют в унисон. Малейшее вмешательство (скажем, в соседнем здании кто-то чихнул) может разрушить гармонию и заставить атомы колебаться случайно и независимо друг от друга. Декогерирование — одна из серьезнейших проблем, с которыми мы сталкиваемся при разработке квантовых компьютеров.

Именно этой проблемой объясняется тот факт, что сегодня квантовые компьютеры способны выполнять лишь рудиментарные вычисления. Мировой рекорд для квантового компьютера составляет около 20 кубитов. Это может показаться не слишком серьезным, но на самом деле представляет собой настоящее достижение. Вероятно, на создание функциональных квантовых компьютеров уйдет несколько десятилетий, может быть, этот процесс затянется до конца нынешнего века, но, когда эта технология появится, она кардинальным образом усилит мощь искусственного интеллекта.