Пока будут рождаться и подрастать новые поколения, они станут слушать старые предания и изобретать новые истории, которые изменят цивилизацию. Эти будущие люди восстановят все то, чего когда-то достигли их предки, и создадут новый, лучший мир.
Ксавье вдруг услышал детский смех. Так когда-то смеялась Люсия. Он обернулся — никого; только волны набегают на берег. Он понял, что уже пора отпустить свою боль.
— Есть то, что невозможно уничтожить, — сказал Ксавье. — Они вернутся, просто потребуется время и терпение.
— И вера, — отозвалась Робин, глядя вдаль, туда, где море встречается с небом.
— Согласен, и вера.
Анализ. Квантовые компьютеры; защищенность биткойна; автономное оружие и реальные угрозы
Технологии по своей сути и природе нейтральны — и добром, и злом их делают люди. Если мощность позволяет разрушить статус-кво, технология способна стать огнем Прометея или ящиком Пандоры — в зависимости от целей того, кто ее использует. Именно об этом и рассказывает история «Квантовый геноцид».
В рассказе мы видим множество замечательных новых технологий, но я в своем комментарии остановлюсь на двух. Сначала я опишу квантовые вычисления. Мне кажется, существует 80-процентная вероятность проявления их во всей красе к 2041 году. Если это случится, то, возможно, они повлияют на человечество даже сильнее, чем появление ИИ. Это действительно универсальные технологии (как паровой двигатель, электричество, вычислительная техника вообще, в том числе и искусственный интеллект), они способны помочь нам значительно продвинуть науку и лучше понять природу.
Квантовые вычисления, как и любая универсальная технология, сулят нам, людям, огромные блага. Квантовые компьютеры станут великим ускорителем ИИ, а потенциала квантовых вычислений хватит для истинной революции в сфере машинного обучения и решения проблем, которые прежде представлялись тупиковыми.
Однако в рассказе «Квантовый геноцид» речь идет об одном отнюдь не позитивном варианте использования этого блага — о взломе алгоритма шифрования биткойна, что с большой вероятностью станет одним из первых примеров реального применения квантовых вычислений. Уже сейчас, обдумывая, как предотвратить подобные преступления, мы не должны упускать из виду: потенциал полезного, позитивного применения квантовых вычислений гораздо больше, чем негативного и преступного.
Автономное оружие, как и любая техника, может использоваться и во зло, и во благо. Когда в будущем на поле боя станут биться машины, оно сохранит жизни солдат. Но все преимущества сходят на нет перед угрозой массового или целенаправленного убийства людей машинами.
Автономное оружие, кроме того, может спровоцировать новую гонку вооружений, которая в какой-то момент непременно выйдет из-под контроля. Оно может попасть в руки террористов — и тогда начнутся убийства лидеров государств, да и вообще кого угодно. Я очень надеюсь, что ужасы, описанные в этой истории, послужат тревожным предупреждением для человечества и помогут лучше оценить суровую перспективу такого применения ИИ.
Квантовый компьютер — это новая компьютерная архитектура, в которой для выполнения определенных видов вычислений используется квантовая механика. Вычисления эти намного эффективнее, чем на привычном всем сегодня компьютере (назовем его «классическим»).
Классические компьютеры оперируют битами — это мельчайшая частица, так сказать, «атом» информации[108]. Бит похож на переключатель — он может быть либо нулем (если выключен), либо единицей (если включен). Каждое приложение, веб-сайт или фотография состоит из миллионов таких битов. Использование двоичных разрядов упрощает представление данных и управление классическими компьютерами, но при этом ограничивает их потенциал для решения действительно сложных задач информатики.
В квантовом компьютере используются квантовые биты, или кубиты; обычно это субатомные частицы, такие как электроны или фотоны. Кубиты «живут» по принципам квантовой механики, их свойства достаточно необычны, их можно даже назвать «суперсвойствами».
Первое из них — суперпозиция, способность кубита находиться в любой момент времени в нескольких состояниях разом. За счет этого несколько кубитов в суперпозиции могут одновременно обрабатывать огромное количество данных.
ИИ, решая задачу победы в компьютерной игре, на классическом компьютере будет перебирать разные ходы и опробовать, «вертеть» их до тех пор, пока не нащупает путь, ведущий к выигрышу. ИИ, построенный на квантовых вычислениях, испробует все ходы гораздо быстрее (а значит, эффективнее), к тому же учтет вероятность ошибки — все это экспоненциально снижает сложность процесса.
Второе необычное свойство кубита — спутывание (взаимозависимость). Два любых кубита в квантовом компьютере всегда взаимосвязаны — и действия, выполняемые над одним, влияют на другой, даже если кубиты сильно удалены один от другого. Благодаря спутыванию каждый кубит, добавленный в квантовый компьютер (это возможно сделать программными методами), увеличивает вычислительную мощность машины в геометрической прогрессии.
Чтобы удвоить мощность классического суперкомпьютера стоимостью 100 миллионов долларов, нужно выложить еще столько же; а удвоить мощность квантового компьютера можно, просто добавив еще один кубит.
Но у этих потрясающих свойств есть, естественно, и обратная сторона. Квантовый компьютер чрезвычайно чувствителен — на него влияют мельчайшие сбои техники («железа») и даже изменения окружающей среды. Вибрации (от проходящего неподалеку трамвая), электрические помехи, перепады температуры или магнитные волны могут ослабить суперпозицию или даже ликвидировать ее.
Для постройки работоспособного и расширяемого квантового компьютера предстоит придумать новые технологии и создать беспрецедентные вакуумные камеры, сверхпроводники и суперохлаждающие холодильники — только так можно минимизировать потери квантовой когеренции[109] (результат декогеренции) из-за влияния окружающей среды.
Ученым удалось увеличить количество кубитов, затратив, правда, очень много времени; в 2020 году их стало 65 — против двух в 1998-м. Но их пока по-прежнему слишком мало, чтобы сделать что-нибудь действительно полезное для человечества[110]. Однако и на нескольких десятках кубитов некоторые вычислительные задачи идут в миллионы раз быстрее, чем на классических компьютерах.
В 2019 году Google продемонстрировала нам это «квантовое превосходство»: 54-кубитный квантовый компьютер за считаные минуты решил задачу (правда, совершенно бесполезную — «экспериментальную»), на которую у классических компьютеров ушли бы годы.
Так когда же у нас будет достаточно кубитов, чтобы решать реальные проблемы, а не просто устраивать эффектные демонстрации? И сколько их, кстати, вообще нужно для получения практической пользы?
Согласно дорожной карте IBM, в течение последующих трех лет количество кубитов будет увеличиваться более чем вдвое каждый год, и к 2023 году мы можем получить процессор на 1000 кубитов. А поскольку 4000 логических кубитов[111] должно быть достаточно для некоторых полезных применений, оптимисты прогнозируют, что в действительности (не в лабораториях) квантовые компьютеры появятся лет через пять-десять.
Однако эти оптимисты упускают из виду некоторые весьма серьезные проблемы. Специалисты из IBM признают: контроль ошибок, вызванных декогеренцией, ухудшается по мере добавления кубитов. Справиться с этим поможет сложное тонкое оборудование, для которого потребуются новые технологии и прорыв в точном машиностроении.
А еще из-за ошибок декогеренции необходимо, чтобы каждый логический кубит был представлен множеством кубитов физических — это должно обеспечить стабильность, коррекцию ошибок и отказоустойчивость системы. По оценкам специалистов, для обеспечения эффективности в 4000 логических кубитов, скорее всего, потребуется не менее миллиона физических. Так что даже когда публике предъявят первый полезный квантовый компьютер, массовое производство подобной техники еще долгие годы будет серьезной проблемой.
К тому же код для квантовых компьютеров совсем не похож на код для «классики», поэтому предстоит создать новые инструменты программирования.
Большинство экспертов сегодня полагают, что на создание полезного квантового компьютера уйдет от десяти до тридцати лет. Я же, основываясь на этом экспертном мнении, прогнозирую: с 80-процентной вероятностью к 2041 году у нас будет функциональный квантовый компьютер с 4000 логических кубитов (и более чем миллионом физических), способный делать то, что описано в рассказе «Квантовый геноцид». По крайней мере, в части взлома кода, используемого сегодня для защиты биткойнов.
Одним из вариантов применения функционального квантового компьютера, который однозначно изменит наш мир к лучшему, станет разработка новых лекарств. Современные суперкомпьютеры могут анализировать только основные молекулы, но их общее число, пригодное для создания эффективного лекарства, экспоненциально больше, чем число всех атомов в наблюдаемой Вселенной.
Для решения задач такого масштаба требуются квантовые компьютеры, принцип работы которых базируется на тех же квантовых свойствах молекул, которые они станут моделировать. Такие компьютеры смогут одновременно создавать in silico новые соединения (предположительно — лекарственные средства), моделировать сложные химические реакции с их участием и оценивать их эффективность для лечения различных заболеваний.
Американский физик Ричард Фейнман сказал в 1980 году: «Если хотите создать модель природы, лучше сделать ее квантово-механической». Квантовый компьютер сможет давать прогнозы, непосильные для классического компьютера: предлагать способы противодействия климатическим изменениям; предсказывать риски пандемий и последствия изобретения новых материалов; исследовать космос; моделировать деятельность человеческого мозга; понимать квантовую физику.