„Google“ generalinis direktorius Sundaras Pichai apie kvantinės viršenybės siekimą

Sundaro Pichai, stovinčio šalia „Google“ kvantinio kompiuterio, nuotrauka „Google for MIT“ technologijų apžvalga





A popierius šiandien gamtoje , ir įmonės tinklaraščio įrašas „Google“ mokslininkai teigia pirmą kartą pasiekę kvantinę viršenybę. Jų 53 bitų kvantiniam kompiuteriui, pavadintam Sycamore, prireikė 200 sekundžių, kad būtų atliktas skaičiavimas, kuris, pasak Google, greičiausiam pasaulyje superkompiuteriui būtų užtrukęs 10 000 metų. (Praėjusį mėnesį internete buvo nutekintas dokumento juodraštis.)

Skaičiavimas beveik neturi jokios praktinės naudos – jis išspjauna atsitiktinių skaičių eilutę. Jis buvo pasirinktas tik siekiant parodyti, kad Sycamore iš tikrųjų gali veikti taip, kaip turėtų veikti kvantinis kompiuteris. Naudingos kvantinės mašinos yra už daugelio metų, techninės kliūtys didžiulės, ir net tada jos tikriausiai įveiks klasikinius kompiuterius tik atlikdamos tam tikras užduotis. (Žr. Štai ką kvantinė viršenybė reiškia ir ką nereiškia skaičiavimams.)

Tačiau vis tiek tai svarbus etapas – Sundaras Pichai, „Google“ generalinis direktorius, lygina su 12 sekundžių pirmuoju brolių Wrightų skrydžiu. Kalbėjausi su juo, kad suprasčiau, kodėl „Google“ jau 13 metų skyrė projektui, kuriam atsipirkti gali prireikti dar dešimtmečio ar daugiau.



Interviu buvo sutrumpintas ir redaguotas siekiant aiškumo. (Taip pat buvo įrašyta prieš IBM paskelbiant dokumentą, ginčijantį „Google“ kvantinės viršenybės reikalavimą.)

MIT TR: Turite kvantinį kompiuterį, kad atliktumėte labai siaurą, konkrečią užduotį. Ko prireiks norint pasiekti platesnį kvantinės viršenybės demonstravimą?

Sundar Pichai: Turėtumėte sukurti gedimams atsparų kvantinį kompiuterį su daugiau kubitų, kad galėtumėte jį geriau apibendrinti, vykdyti ilgesnį laiką ir todėl galėtumėte paleisti sudėtingesnius algoritmus. Bet žinai, jei kokioje srityje turi proveržį, tu kažkur pradedi. Pasiskolinus analogiją – broliai Wrightai. Pirmasis lėktuvas skrido tik 12 sekundžių, todėl praktiškai tai nėra pritaikyta. Tačiau tai parodė galimybę, kad lėktuvas gali skristi.

Nemažai įmonių turi kvantinius kompiuterius. Pavyzdžiui, IBM turi daugybę jų internete, kuriuos žmonės gali naudoti debesyje. Kodėl jų mašinos negali padaryti to, ką padarė „Google“?

Pagrindinis dalykas, kurį norėčiau pakomentuoti, yra tai, kodėl „Google“ komandai tai pavyko. Tam reikia daug sistemų inžinerijos – gebėjimo dirbti su visais kamino sluoksniais. Tai taip pat sudėtinga, kaip ir sistemų inžinerijos požiūriu. Jūs tiesiogine prasme pradedate nuo plokštelės, o yra komanda, kuri tiesiogine prasme išgraviruoja vartus, gamina užtvaras, o tada [dirba] krūvos sluoksnius, kad galėtų naudoti dirbtinį intelektą, kad imituotų ir suprastų geriausią rezultatą.



Paskutiniame straipsnio sakinyje sakoma, kad mes esame tik vienas kūrybinis algoritmas nuo vertingų trumpalaikių programų. Turite spėlionių, kas tai galėtų būti?

Tikrasis kvantinis susijaudinimas yra tas, kad visata iš esmės veikia kvantiniu būdu, todėl galėsite geriau suprasti gamtą. Dar ankstyvos dienos, bet kvantinė mechanika šviečia gebėjimu imituoti molekules, molekulinius procesus, ir manau, kad būtent čia ji bus stipriausia. Vaistų atradimas yra puikus pavyzdys. Arba trąšos – Haber procesas išskiria 2 % anglies [išmetamųjų dujų] pasaulyje [ žr. 1 pastabą ]. Gamtoje tas pats procesas vyksta efektyviau.

1 pastaba: Haber procesas

  • The Haber-Bosch procesas , kuris gamina amoniaką trąšoms, derindamas oro azotą su vandeniliu iš gamtinių dujų ir garų, išmeta maždaug 1,44 % viso pasaulio anglies dvideginio ir šiek tiek daugiau nei 1 % visų šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Taigi, kaip toli gali būti tokia programa, kaip Haber proceso tobulinimas?

Manyčiau, po dešimtmečio. Mums tebėra kelerių metų, kad galėtume padidinti ir sukurti kvantinius kompiuterius, kurie veiktų pakankamai gerai. Kitos galimos programos [gali apimti] geresnių baterijų kūrimą. Šiaip ar taip, jūs susiduriate su chemija. Stengiuosi suprasti, kad geriau yra vieta, kur dėti savo pinigus.



Netgi jais besirūpinantys žmonės sako, kad kvantiniai kompiuteriai gali būti kaip branduolių sintezė: artimiausius 50 metų bus visai šalia. Tai atrodo beveik ezoterinis tyrimo projektas. Kodėl „Google“ generalinis direktorius dėl to taip džiaugiasi?

„Google“ šiandien nebūtų čia, jei ne evoliucija, kurią matėme skaičiavimo srityje per daugelį metų. Moore'o įstatymas leido mums padidinti savo skaičiavimo pajėgumus, kad galėtume aptarnauti milijardus vartotojų daugelyje produktų. Taigi širdyje save laikome gilia kompiuterių mokslo kompanija. Moore'o įstatymas, priklausomai nuo to, kaip apie jį galvojate, yra ciklo pabaigoje. Kvantinė kompiuterija yra vienas iš daugelio komponentų, pagal kuriuos toliau sieksime pažangos skaičiavimo srityje.

Kita priežastis, kodėl mes džiaugiamės, yra paprasta molekulė. Kofeinas turi 243 būsenas ar kažką panašaus [ iš tikrųjų 1048 – žr. 2 pastabą ]. Žinome, kad šiandien naudodamiesi klasikiniu skaičiavimu negalime suprasti pagrindinės molekulių struktūros. Taigi, kai žiūriu į klimato kaitą, kai žiūriu į vaistus, todėl esu įsitikinęs, kad vieną dieną kvantinė kompiuterija paskatins pažangą.

2 pastaba: kofeinas

  • Kofeinas, turintis 24 atomus, gali egzistuoti 1048skirtingos kvantinės būsenos, y., tų atomų konfigūracijos. Tai reiškia, kad klasikinis kompiuteris puikiai reprezentuotų kofeiną, jam reikėtų 1048bitai – artimas atomų skaičiui visoje Žemėje (1049arba 10penkiasdešimt). 1 gigabaito atminties lustas turi apie 1010bitai.

KAM jūsų profilis Fast Company apibūdino jus kaip jaučiantį nuojautą, kai 2012 m. pamatėte dirbtinį intelektą, besimokantį atpažinti kačių nuotraukas. [Šis dalykas turėjo padidėti ir galbūt atskleisti, kaip veikia visata, cituojamas Pichai. Tai bus svarbiausias dalykas, dėl kurio dirbame kaip žmonija.] Ar kvantinė kompiuterija atrodo tokia pat svarbi?

absoliučiai. Galimybė būti laboratorijoje ir iš tikrųjų fiziškai manipuliuoti kubitu ir sugebėti jį perkelti į superpozicijos būseną man buvo toks pat svarbus momentas, nes, kaip anksčiau minėjau, taip veikia gamta. Tai atveria visiškai naujas galimybes, kurių iki šiol nebuvo.

Gali užtrukti labai ilgai, kol pasiekiamos kvantinės sistemos, kurios gali padaryti ką nors rimto. Kaip suvaldyti kantrybę įmonėje, kuri įpratusi prie labai greitos pažangos?

Žinote, aš leisdavau laiką su Hartmutu [Nevenu], kuris vadovauja kvantinei komandai kartu su Johnu Martinisu, vyriausiuoju aparatūros mokslininku. Ir aš minėjau, kad baigiau medžiagų mokslų daktaro laipsnį, o aplinkiniai dirbo su aukštos temperatūros superlaidininkais. Tai buvo prieš 26 metus, aš sėdėjau laboratorijoje ir man atrodo: Oho, reikės daug kantrybės, kad tai išgyvenčiau. Ir jaučiau, kad neturiu tokios kantrybės. Labai gerbiu tuos komandos žmones, kurie ilgam išliko šioje kelionėje. Tačiau beveik visi esminiai laimėjimai veikia taip, ir norint jį sukurti, reikia tokios ilgalaikės vizijos.

Priežastis, kodėl aš džiaugiuosi tokiu etapu, yra ta, kad nors viskas užtrunka ilgai, būtent šie etapai lemia pažangą šioje srityje. Kai „Deep Blue“ nugalėjo Garį Kasparovą, tai buvo 1997 m. Greitai į priekį, kai AlphaGo įveikė [Lee Sedol 2016 m.] – galite pažvelgti į tai ir pasakyti: Oho, tai daug laiko. Tačiau kiekvienas etapas apdovanoja tuo dirbančius žmones ir į šią sritį pritraukia visiškai naują kartą. Taip žmonija daro pažangą.

Ir mano ankstesnis sistemų inžinerijos taškas – mes stumiame daugelį dėklo sluoksnių. Taigi mes skatiname pažangą, kuri bus naudojama įvairiais būdais. Pavyzdžiui, kurdami savo duomenų centrus, galėjome sukurti kažką panašaus į TPU [tenzorių apdorojimo blokus, specializuotus 'Google' gilaus mokymosi sistemos 'TensorFlow' lustus], todėl mūsų algoritmai veikia greičiau. Taigi tai yra geras ciklas. Vienas iš puikių dalykų dirbant su moonshots yra tai, kad net jūsų nesėkmės šone yra ko nors vertos, o net tarpiniai etapai turi kitų pritaikymų. Taigi taip, tu teisus, turime būti kantrūs. Tačiau pakeliui yra daug tikro pasitenkinimo.

Kiek šiuo metu investuojate į kvantinę kompiuteriją?

Tai palyginti nedidelė komanda. Tačiau jis pagrįstas visomis investicijomis, kurias daug metų skyrėme įvairiuose „Google“ sluoksniuose. Jis pagrįstas įmonės metų tyrimais ir taikomu darbu, kurį atlikome.

Ar galite pakalbėti apie skirtumą tarp „Google“ ir IBM? Viena vertus, IBM turi daugybę kvantinių mašinų, kurias įdeda į debesį, kad žmonės galėtų programuoti, o jūs tai darote kaip vidinis tyrimų projektas [ žr. 3 pastabą ].

3 pastaba: IBM dėl kvantinės viršenybės

  • Spalio 21 d. IBM mokslininkai paskelbė dokumentą, kuriame ginčijamas Google teiginys, kad ji pasiekė kvantinę viršenybę. Jie teigė, kad naudojant modifikuotą „Google“ techniką, Sycamore skaičiavimą klasikinėje sistemoje turėtų būti įmanoma imituoti tik per dvi su puse dienos, o ne per 10 000 metų. „Google“ atstovas sako: „Mes sveikiname pasiūlymus tobulinti modeliavimo metodus, nors labai svarbu juos išbandyti tikruose superkompiuteriuose, kaip ir mes“. Jis taip pat pažymėjo, kad kadangi kvantinių kompiuterių sudėtingumas didėja eksponentiškai, pridėjus dar kelis kubitus, užduotis galutinai išeitų iš klasikinės mašinos ribų.

Puiku, kad IBM teikia ją kaip debesies paslaugą ir pritraukia kitus kūrėjus. Manau, kad mes, kaip komanda, sutelkėme dėmesį į tai, kad įrodytume sau ir bendruomenei, kad galite peržengti šį svarbų kvantinės viršenybės etapą.

IBM taip pat teigia, kad terminas „kvantinė viršenybė“ yra klaidinantis, nes reiškia, kad kvantiniai kompiuteriai galiausiai viską padarys geriau nei klasikiniai kompiuteriai, nors iš tikrųjų jie tikriausiai visada turės dirbti kartu spręsdami skirtingas problemos dalis. Jie kaltina jus, kad tai perdėtai.

Mano atsakymas būtų toks: tai techninis meno terminas. Žmonės bendruomenėje tiksliai supranta, ką reiškia šis etapas.

Tačiau ginčas yra tas, kad visuomenė tai gali vertinti kaip ženklą, kad kvantiniai kompiuteriai dabar nugalėjo klasikinius kompiuterius.

Turiu galvoje, kad tai niekuo nesiskiria nuo tada, kai visi švenčiame DI. Yra žmonių, kurie tai painioja su bendruoju dirbtiniu intelektu. Štai kodėl manau, kad svarbu skelbti. Svarbu, kad žmonės, kurie aiškina šiuos dalykus, padėtų visuomenei suprasti, kur esame, kaip anksti ir kaip jūs visada ketinate pritaikyti klasikinį skaičiavimą daugeliui jums reikalingų problemų pasaulyje. Tai bus tiesa ir ateityje.

AI kuria „Google“ verslą labai įvairiais lygiais. Tai yra tokiose paslaugose kaip Vertėjas ir Paieška. Jūs teikiate dirbtinio intelekto įrankius žmonėms per savo debesį. Pateikiate AI sistemą „TensorFlow“, kuri leidžia žmonėms kurti savo įrankius. Ir jūs pateikiate specializuotus lustus [aukščiau minėtus TPU], kuriuos žmonės gali naudoti norėdami paleisti savo įrankius. Ar manote, kad kvantinė kompiuterija galiausiai yra tokia plačiai paplitusi „Google“?

Aš tikrai. O jei atsitrauksite, investavome į DI ir sukūrėme dirbtinį intelektą, kol nežinojome, kad jis veiks mums visuose krūvos sluoksniuose.

Kalbant apie visas praktines programas, apie kurias kalbėjote, mes nenaudojame dirbtinio intelekto technologijos tik sau; teikiame klientams visame pasaulyje. Mums rūpi DI prieigos demokratizavimas. Tas pats pasakytina ir apie kvantinį skaičiavimą.

Ką, jūsų nuomone, kvantinis kompiuteris gali reikšti pačiam AI? Ar tai galėtų mums padėti panaikinti kliūtis dirbtiniam bendrajam intelektui, pavyzdžiui, jei sujungsite kvantinį skaičiavimą ir AI?

Manau, kad tai bus labai stiprus simbiotinis dalykas. Abi sritys yra ankstyvosiose stadijose. Dirbdami su dirbtiniu intelektu yra daug įdomių darbų, susijusių su didesnių modelių kūrimu, labiau apibendrinamais modeliais ir tai, kokių skaičiavimo išteklių jums reikia norint tai pasiekti. Manau, AI gali paspartinti kvantinį skaičiavimą, o kvantinis kompiuteris – AI. Ir apskritai manau, kad to mums reikėtų, kad išspręstume kai kurias sudėtingiausias problemas, su kuriomis susiduriame, pavyzdžiui, klimato kaitą.

Minėjote technologijų demokratizavimą. „Google“ susidūrė su kai kuriais etiniais ginčais dėl AI – kas turėtų turėti prieigą prie šių įrankių ir kaip juos naudoti. Ko išmokote spręsdami šias problemas ir kaip tai informuoja jūsų mąstymą apie kvantinę technologiją, kuri vystosi daug anksčiau?

Šiais etapais labai svarbu publikuotis ir bendrauti su akademine bendruomene. Mes sunkiai dirbame, kad įsitrauktume. Mes paskelbėme savo išsamius AI principus . Jei pažvelgsime į tokią sritį kaip AI šališkumas, manau, kad per pastaruosius kelerius metus paskelbėme daugiau nei 75 mokslinius darbus. Taigi, kodifikuoti savo etiką ir aktyviai dalyvauti.

Manau, kad yra sričių, kuriose reguliavimas gali būti prasmingas. Norime konstruktyviai dalyvauti ir padėti priimti tinkamus reglamentus. Ir galiausiai, yra išorinio įtraukimo ir grįžtamojo ryšio gavimo procesas. Tai visos technologijos, kurios turės įtakos visuomenei. Nėra nė vienos įmonės, kuri galėtų išsiaiškinti, kas yra teisinga. Sidabrinės kulkos nėra, bet tai yra pakankamai anksti, kad per ateinančius 10 metų turėsime dalyvauti ir dirbti kartu.

Ar nėra šioks toks prieštaravimas tarp teiginio, kad nekursite dirbtinio intelekto tam tikriems tikslams [pagal AI principus], ir, kita vertus, sukurti platformą, kuri leistų žmonėms naudoti DI bet kam tikslo jie nori?

AI sauga yra vienas iš svarbiausių mūsų etikos principų. Norite sukurti ir išbandyti sistemas dėl saugumo. Tai neatsiejama nuo mūsų vystymosi. Jei nerimaujate, kad kvantinės sistemos laikui bėgant sulaužys kriptografiją, norite sukurti geresnes kvantinio šifravimo technologijas. Kai sukūrėme paiešką, turėjome išspręsti šiukšlių problemą.

Su šiomis technologijomis statymas akivaizdžiai didesnis, tačiau dalis jų yra jūsų pasirinktas techninis požiūris, o dalis to laikui bėgant – pasaulinis valdymas ir etiniai susitarimai. Turėtumėte pasiekti pasaulines sistemas, kurios duotų norimų rezultatų. Esame įsipareigoję daryti viską, ką galime, kad padėtume plėtoti [technologiją] ne tik atsakingai, bet ir panaudoti jas saugumui, demokratijai ir pan. apsaugoti. Ir tai darytume kartu su institucijomis.

Ar yra kokių nors kitų technologijų, dėl kurių šiuo metu taip pat labai džiaugiatės?

Man, kaip žmogui, radikaliai geresni švarios atsinaujinančios energijos gamybos būdai turi daug potencialo. Tačiau mane labai džiugina viso to deriniai ir tai, kaip mes praktiškai tai taikome. Manau, kad sveikatos priežiūros srityje per ateinantį dešimtmetį esame ant slenksčio, kuris bus didžiulis. Bet aš taip pat sakyčiau, kad pats AI – naujos kartos AI proveržiai, nauji algoritmai, geresni apibendrinami modeliai, mokymasis perkelti ir t. t. – man yra vienodai įdomūs.

paslėpti