Корпорация Microsoft недавно объявила о двух революционных достижениях, знаменующих собой значительный скачок вперед в области квантовых вычислений и искусственного интеллекта. Эти разработки, подробно описанные в отдельных публикациях в журнале Nature, обещают преобразовать отрасли, ускорить научные открытия и переосмыслить саму природу вычислений и цифрового взаимодействия. Одновременные анонсы, один из которых касается материализации теоретической частицы, предсказанной десятилетия назад, а другой – создания реалистичных игровых миров, генерируемых искусственным интеллектом, подчеркивают приверженность Microsoft раздвижению границ технологических инноваций.
Majorana 1: топологический кубит и рассвет масштабируемых квантовых вычислений
Центральным элементом квантового прорыва Microsoft является создание и контроль частицы Майораны, квазичастицы, теоретически предсказанной в 1930-х годах, но окончательно не наблюдавшейся до настоящего времени. Это достижение, кульминация 17-летней исследовательской программы (одной из самых продолжительных в Microsoft), представляет собой фундаментальный прорыв в физике, закладывающий основу для новой архитектуры в квантовых вычислениях.
Проблема, с которой сегодня сталкиваются квантовые вычисления, заключается в том, что отрасль изо всех сил пытается сделать кубиты надежными и устойчивыми к шуму. Создание майорановских частиц позволяет создать топологический проводник. Этот новый тип полупроводника, который также работает как сверхпроводник, позволяет построить новую фундаментальную архитектуру, которую можно масштабировать до миллионов кубитов на чипе, помещающемся на ладони.
- Значимость частиц Майораны: частицы Майораны уникальны тем, что являются собственными античастицами. Это означает, что две частицы Майораны могут либо аннигилировать друг друга (что приводит к нулевому состоянию), либо объединиться, чтобы сформировать один электрон (единичное состояние). Эта присущая им стабильность и двойственность делают их идеальными кандидатами для создания надежных и контролируемых кубитов, фундаментальных строительных блоков квантовых компьютеров.
- Топологические кубиты и топологическое ядро: команда Microsoft использовала уникальные свойства частиц Майораны для создания «топологических кубитов». Эти кубиты характеризуются:
- Надежностью: топологическая природа этих кубитов обеспечивает встроенную защиту от шума, что является серьезным препятствием в традиционных подходах к квантовым вычислениям.
- Малым размером: топологические кубиты могут быть значительно меньше, чем другие типы кубитов, что позволяет значительно увеличить плотность кубитов на одном чипе.
- Контролируемостью: несмотря на свою стабильность, топологические кубиты остаются в высокой степени контролируемыми, что позволяет осуществлять сложные манипуляции, необходимые для квантовых вычислений.
Новая архитектура, использованная для разработки процессора Majorana 1, открывает ясный путь к размещению миллиона кубитов на одном чипе, который поместится на ладони, заявили в Microsoft. Это необходимый порог для того, чтобы квантовые компьютеры могли предоставлять преобразующие решения для реального мира – такие как разложение микропластика на безвредные побочные продукты или изобретение самовосстанавливающихся материалов для строительства, производства или здравоохранения. Все нынешние компьютеры мира, работающие вместе, не могут сделать то, что сможет сделать квантовый компьютер с миллионом кубитов.
- Перспективы для научных открытий: масштабируемый квантовый компьютер на основе архитектуры Majorana 1 потенциально способен революционизировать области, которые полагаются на сложные симуляции, такие как:
- Материаловедение: разработка новых материалов с определенными свойствами (например, сверхпроводников, усовершенствованных аккумуляторов) без необходимости в обширных экспериментах методом проб и ошибок.
- Разработка лекарств: точное моделирование поведения молекул и белков для ускорения разработки новых лекарств и методов лечения.
- Фундаментальная физика: изучение сложных квантовых явлений и углубление нашего понимания мира природы.
- Сроки: хотя физические и производственные прорывы завершены, разработка полностью отказоустойчивого квантового компьютера на основе Majorana 1 прогнозируется на конец 2020-х годов (примерно 2027–2029 годы). Следующие шаги включают интеграцию этих новых вентилей в рабочий квантовый компьютер.
- Разделение программного и аппаратного обеспечения. Microsoft разрабатывает свой программный стек отдельно и продемонстрировала 24 логических кубита на квантовых компьютерах на нейтральных атомах и ионных ловушках, демонстрируя достижения в исправлении ошибок.
Muse: игровые миры, сгенерированные ИИ, и будущее интерактивных развлечений
Второе важное объявление Microsoft касается «Muse», новой модели ИИ, предназначенной для создания целых игровых миров на основе данных об игровом процессе. Эта «модель действий в мире» или «модель действий человека» использует огромные наборы данных, генерируемые игровыми студиями Microsoft, для создания согласованных, разнообразных и модифицируемых пользователем игровых сред.
- Ключевые особенности Muse:
- Согласованность: сгенерированные игровые миры поддерживают последовательную внутреннюю логику, гарантируя, что действия и взаимодействия в игровой среде ведут себя реалистично.
- Разнообразие: Muse может генерировать широкий спектр игровых сред и сценариев, предлагая игрокам богатый и разнообразный опыт.
- Возможность модификации пользователем: сгенерированные миры сохраняют пользовательские модификации, позволяя игрокам настраивать и формировать свой игровой опыт.
- Генерация в реальном времени: Muse может генерировать игровой контент в реальном времени, динамически реагируя на ввод игрока. Это было продемонстрировано с использованием контроллера Xbox, где модель генерировала вывод на основе ввода контроллера, сохраняя при этом согласованность с правилами игры.
- Перспективы для игр и не только:
- Революция в разработке игр: Muse потенциально может кардинально ускорить и упростить процесс разработки игр, позволяя небольшим студиям создавать игры AAA-класса. Это также может привести к новым формам спонтанного игрового процесса и динамическому повествованию.
- Общие модели действий и мира: Помимо игр, технология, лежащая в основе Muse, может быть применена для создания общих моделей действий и мира с потенциальными приложениями в робототехнике, моделировании и других областях.
- Информационный актив: обширные игровые данные Microsoft, накопленные благодаря приобретениям и инвестициям в игровую индустрию, обеспечивают уникальное преимущество в обучении моделей, подобных Muse, аналогично информационному преимуществу YouTube для Google.
Более широкий контекст: ИИ, экономический рост и влияние на общество
Разговор с генеральным директором Microsoft Сатьей Наделлой выходит за рамки конкретных технических прорывов, затрагивая более широкие последствия ИИ и квантовых вычислений для экономики и общества. Ключевые темы включают:
- ИИ и экономический рост: Наделла подчеркивает потенциал ИИ для стимулирования значительного экономического роста, потенциально увеличивая темпы роста мирового ВВП до уровней, напоминающих промышленную революцию (например, рост на 7–10% с поправкой на инфляцию). Он подчеркивает, что реальным критерием успеха ИИ будет его влияние на общую экономическую производительность, а не только технологические вехи.
- Гипермасштабируемые вычисления и ИИ: облачная платформа Azure от Microsoft позиционируется как ключевой фактор революции ИИ, предоставляя огромные вычислительные ресурсы, необходимые для обучения и развертывания крупномасштабных моделей ИИ. Наделла подчеркивает растущий спрос на вычислительную инфраструктуру, обусловленный как обучением, так и выводом (использованием в реальном времени) моделей ИИ.
- Парадокс Джевонса и ИИ: Наделла обсуждает парадокс Джевонса в контексте ИИ, отмечая, что по мере того, как ИИ становится дешевле и мощнее, спрос на его возможности, вероятно, будет расти экспоненциально. Это говорит о том, что следует сосредоточиться как на повышении интеллекта ИИ, так и на снижении его стоимости.
- Проблемы развертывания и управление изменениями: Наделла признает, что развертывание ИИ в реальном мире будет сопряжено со значительными проблемами, особенно с точки зрения управления изменениями и реорганизации процессов внутри организаций. Он проводит аналогию с внедрением электронных таблиц и электронной почты, которые коренным образом изменили бизнес-процессы.
- Будущее работы и ИИ-агенты: Наделла видит будущее, в котором ИИ-агенты станут неотъемлемой частью интеллектуального труда, выступая в качестве сотрудников и помощников. Он описывает новый интерфейс «менеджера агентов», который понадобится для управления взаимодействием между людьми и множеством ИИ-агентов.
- Согласование и безопасность: Наделла подчеркивает важность согласования и безопасности ИИ, подчеркивая необходимость правовых и социальных рамок для управления развертыванием все более мощных систем ИИ. Он считает, что общественное разрешение и доверие будут иметь решающее значение для широкого распространения ИИ. Он предлагает сосредоточиться на пространстве действий этих ИИ и на том, где развертывается код, развернутый ИИ.
- ОСИ и когнитивный труд: Наделла выражает неоднозначное мнение о концепции общего искусственного интеллекта (ОСИ), предполагая, что определение «когнитивного труда» постоянно развивается. Он утверждает, что, хотя ИИ может автоматизировать нынешние формы когнитивной работы, он также создаст новые формы когнитивного труда.
- Долгосрочные исследования и инновации: Наделла подчеркивает приверженность Microsoft долгосрочным исследованиям, примером чего являются 17-летние инвестиции в проект Majorana. Он подчеркивает важность культуры, которая поощряет принятие рисков и долгосрочную перспективу в стимулировании технологических инноваций.
- «Переоснование» Microsoft: Наделла обсуждает концепцию «переоснования» как ключ к сохранению актуальности Microsoft на протяжении ее 50-летней истории. Он подчеркивает необходимость постоянно подвергать сомнению предположения и адаптироваться к меняющимся технологическим ландшафтам.
В заключение, двойные прорывы Microsoft в квантовых вычислениях и ИИ представляют собой поворотный момент в технологическом прогрессе. Эти разработки не только обещают революционизировать отдельные отрасли, но и поднимают фундаментальные вопросы о будущем работы, экономике и отношениях между людьми и все более интеллектуальными машинами. Долгосрочное видение Microsoft в сочетании с ее приверженностью ответственной разработке и развертыванию позиционирует компанию в авангарде формирования этой трансформационной эры.
