لماذا قد تكون الحوسبة الكمومية هي المنعطف التالي على طريق البيانات الضخمة

المحتوى

• في البداية ، كان هناك ENIAC
• No Bugs، No Stress - دليلك خطوة بخطوة لإنشاء برامج لتغيير الحياة دون تدمير حياتك
• الحوسبة الكمية: الاستراحة الكبيرة
• جعل الشعور البيانات الكبيرة

المصدر: Krishnacreations / Dreamstime.com

يبعد:

تقدمت تكنولوجيا الكمبيوتر على نفس المسار لعقود من الزمن ، ولكن الحوسبة الكمومية هي خروج كبير عما حدث قبلها.

في 28 سبتمبر 2012 ، نشرت صحيفة نيويورك تايمز قصة بعنوان "الأستراليون يرتفعون في البحث عن فئة جديدة من أجهزة الكمبيوتر" ، فيما يتعلق بما يبدو أنه تقدم كبير في السباق من أجل بناء كمبيوتر كم عامل.

في حين أن تعريف الكمبيوتر الكمومي سوف يلمح إلى العديد من القراء ، يكفي القول أن الكمبيوتر الكمومي العامل سيكون ثوريًا في عالم التكنولوجيا.

تعتمد تكنولوجيا الكمبيوتر على التغييرات التي شهدناها في العالم خلال السنوات الخمسين الماضية - فالاقتصاد العالمي والإنترنت والتصوير الرقمي والروبوتات والهواتف الذكية والتجارة الإلكترونية كلها تعتمد على أجهزة الكمبيوتر. أعتقد أنه من المهم إذن أن يكون لدينا بعض الفهم الأساسي للتكنولوجيا لفهم أين قد تأخذنا الحوسبة الكمومية.

في البداية ، كان هناك ENIAC

لذلك دعونا نبدأ في البداية. أول حاسوب إلكتروني يعمل هو جهاز الدمج الرقمي والحاسوب ، المعروف باسم ENIAC. تم تطويره في كلية مور للهندسة بجامعة بنسلفانيا بتمويل من الجيش الأمريكي لحساب مسارات الأسلحة النارية في الحرب العالمية الثانية. (بالإضافة إلى كونها أعجوبة هندسية ، حطمت ENIAC المسار للعديد من مشاريع تكنولوجيا المعلومات الكبرى في السنوات التي تلت ذلك ، ولكن بعد فوات الأوان بالنسبة للحرب العالمية الثانية ، التي انتهت قبل اكتمال الكمبيوتر.)

كان قلب قدرة المعالجة لدى ENIAC عبارة عن أنابيب فراغية - 17،468 منها. نظرًا لأن الأنبوب المفرغ يحتوي على حالتين فقط - متوقفة عن التشغيل (يشار إليها أيضًا باسم 0/1) - تعتمد الحواسب الحسابية الثنائية ، بدلاً من الحساب العشري ، حيث تذهب القيم من 0 إلى 9. يسمى كل تمثيل من هذه العروض الفردية قليلاً ، اختصار لـ "رقم ثنائي". (لمعرفة المزيد عن تاريخ ENIAC ، راجع نساء ENIAC: رواد البرمجة.)

من الواضح أنه كان من الضروري وجود طريقة ما لتمثيل الأرقام والحروف والرموز التي نعرفها ، لذلك مخطط ترميز مقترح من قبل المعهد القومي الأمريكي للمعايير (ANSI) ، والمعروف باسم تبادل معلومات الأحرف القياسية الأمريكية (ASCII) ، أصبح في نهاية المطاف المعيار. تحت ASCII ، نجمع بين 8 بتات لتشكيل حرف واحد ، أو بايت ، ضمن مخطط محدد مسبقًا. هناك 256 مجموعة تمثل الأرقام والحروف الكبيرة والأحرف الصغيرة والأحرف الخاصة.

مشوش؟ لا تقلق بشأن ذلك - مستخدم الكمبيوتر العادي لا يحتاج إلى معرفة التفاصيل. يتم تقديمه هنا فقط ككتلة بناء.

بعد ذلك ، تقدمت أجهزة الكمبيوتر بشكل سريع إلى حد ما من أنابيب الفراغ إلى الترانزستورات (فاز وليام شوكلي وفريق Bell Labs بجائزة نوبل لتطوير الترانزستورات) ومن ثم القدرة على وضع الترانزستورات المتعددة على رقاقة واحدة لإنشاء دوائر متكاملة. لم يمض وقت طويل قبل أن تضمنت هذه الدوائر الآلاف أو حتى ملايين الترانزستورات على رقاقة واحدة ، والتي كانت تسمى التكامل على نطاق واسع جدا. هذه الفئات: 1) أنابيب الفراغ ، 2) الترانزستورات ، 3) المرحلية و 4) تعتبر VLSI الأجيال الأربعة من تطوير الأجهزة ، بغض النظر عن عدد الترانزستورات التي يمكن تشويشها على شريحة.

No Bugs، No Stress - دليلك خطوة بخطوة لإنشاء برامج لتغيير الحياة دون تدمير حياتك

لا يمكنك تحسين مهارات البرمجة لديك عندما لا يهتم أحد بجودة البرنامج.

في الفترة التي انقضت منذ بدء "ENIAC" في عام 1946 وطوال هذه الأجيال ، ظل الاستخدام الأساسي للحساب الثنائي القائم على أنبوب فراغ في مكانه. تمثل الحوسبة الكمومية منشقة جذرية عن هذه المنهجية.

الحوسبة الكمية: الاستراحة الكبيرة

تستغل أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوة الذرات والجزيئات في معالجة مهام الذاكرة وتنفيذها بسرعة أسرع بكثير من جهاز كمبيوتر قائم على السيليكون ... نظريًا على الأقل. على الرغم من وجود بعض أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأساسية القادرة على إجراء عمليات حسابية محددة ، من المحتمل ألا يزال هناك نموذج عملي بعد عدة سنوات. لكن في حالة ظهورها ، فيمكنهم تغيير قوة معالجة أجهزة الكمبيوتر بشكل كبير.

نتيجة لهذه القدرة ، تمتلك الحوسبة الكمومية القدرة على تحسين معالجة البيانات الكبيرة إلى حد كبير لأنه ، من الناحية النظرية على الأقل ، يجب أن تتفوق في المعالجة المتوازية بشكل كبير للبيانات غير المنظمة.

حافظت أجهزة الكمبيوتر على المعالجة الثنائية لسبب واحد: لم يكن هناك حقًا سبب للتعبير عن شيء ناجح. بعد كل شيء ، تتضاعف سرعات معالجة الكمبيوتر كل 18 شهرًا إلى عامين. في عام 1965 ، كتب نائب رئيس إنتل جوردون مور ورقة توضح بالتفصيل ما أصبح يعرف باسم قانون مور ، والذي ذكر فيه أن كثافة المعالجات ستتضاعف كل عامين ، مما يؤدي إلى مضاعفة سرعة المعالجة. على الرغم من أنه كتب أنه توقع أن يستمر هذا الاتجاه لمدة 10 سنوات ، إلا أنه استمر بشكل ملحوظ حتى يومنا هذا. (كان هناك عدد قليل من رواد الحوسبة الذين كسروا القالب الثنائي. تعرف على المزيد في "لماذا لا ترناري كمبيوترز"؟)

لكن الزيادة في سرعة المعالجة كانت بعيدة عن العامل الوحيد في تحسين أداء الكمبيوتر. كانت التحسينات في تكنولوجيا التخزين وظهور الاتصالات السلكية واللاسلكية ذات أهمية متساوية تقريبا. في الأيام الأولى لأجهزة الكمبيوتر الشخصية ، احتفظت الأقراص المرنة بـ 140،000 حرفًا ، وكان القرص الصلب الأول الذي اشتريته يحتوي على 10 مليون حرف. (كلفني ذلك أيضًا $ 5،500 وكان كبير كجهاز كمبيوتر سطح المكتب). لحسن الحظ ، أصبحت سعة التخزين أكبر بكثير وأصغر حجمًا وأسرع في سرعة النقل وأرخص كثيرًا.

تسمح لنا الزيادة الكبيرة في السعة بجمع المعلومات في المناطق التي لم نتمكن سابقًا من خدش سطحها أو حتى عدم الخوض فيها على الإطلاق. يتضمن ذلك موضوعات تحتوي على الكثير من البيانات ، مثل الطقس ، وعلم الوراثة ، وعلم اللغة ، والمحاكاة العلمية ، والبحوث الصحية ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

جعل الشعور البيانات الكبيرة

على نحو متزايد ، تجد عمليات استغلال البيانات الضخمة أنه على الرغم من كل المكاسب التي تحققت في معالجة الطاقة التي حققناها ، إلا أنها ليست كافية. إذا كنا سنكون قادرين على فهم هذه الكمية الهائلة من البيانات التي نجمعها ، فسنحتاج إلى طرق جديدة لتحليلها وتقديمها بالإضافة إلى أجهزة كمبيوتر أسرع لمعالجتها. قد لا تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية جاهزة للعمل ، لكن الخبراء يراقبون كل تقدمهم باعتباره المستوى التالي من طاقة معالجة الكمبيوتر. لا يمكننا أن نقول على وجه اليقين ، لكن التغيير الكبير المقبل في تكنولوجيا الكمبيوتر يمكن أن يكون خروجًا حقيقيًا عن رقائق السيليكون التي حملتنا على هذا المنوال حتى الآن.