Πέμπτη 1 Μαρτίου 2012
in.gr - «Υπεραγώγιμα qubit» φέρνουν πιο κοντά τους κβαντικούς υπολογιστές - Ειδήσεις - Επιστήμη-Τεχνολογία
Δύο πειραματικές διατάξεις που παρουσίασε το ερευνητικό τμήμα της IBM δείχνουν να φέρνουν πιο κοντά τους υπολογιστές που αξιοποιούν τις κβαντομηχανικές ιδιότητες της ύλης» για να πετύχουν νέα ρεκόρ επεξεργαστικής ισχύος.
Σε συνέδριο της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής που πραγματοποιείται στη Βοστόνη, ερευνητές της εταιρείας παρουσίασαν κβαντικές συσκευές που αποτελούνται από υπεραγώγιμα υλικά (υλικά που άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς καμία αντίσταση), βασισμένα στις κατασκευαστικές τεχνολογίες που χρησιμοποιεί σήμερα η βιομηχανία ημιαγωγών.
Το βασικό χαρακτηριστικό των νέων διατάξεων είναι ότι αυξάνουν τη διάρκεια των «κβαντικών bit», ή qubit για συντομία, στο χρόνο-ρεκόρ των 200 μικροδευτερολέπτων. Δεν ακούγεται βέβαια πολύ, είναι όμως μια εντυπωσιακή βελτίωση αν σκεφτεί κανείς ότι στα πρώτα πειράματα, πριν από περίπου μια δεκαετία, τα qubit κατέρρεαν σε λίγα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.
Όταν το 0 συνυπάρχει με το 1
Στους σημερινούς υπολογιστές, η ελάχιστη ποσότητα πληροφορίας είναι το λεγόμενο bit, το οποίο μπορεί να πάρει είτε την τιμή «0» είτε την τιμή «1».
Στον παράξενο κόσμο της κβαντομηχανικής, όμως, τα σωματίδια μπορούν να βρίσκονται σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Και αυτό σημαίνει ότι ένα qubit μπορεί να παίρνει τις τιμές «0», «1», ή «0 και 1» ταυτόχρονα.
Η ιδιότητα αυτή θα επέτρεπε στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν πολλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα και παράλληλα -θα μπορούσαν για παράδειγμα να «σπάνε» κρυπτογραφημένα δεδομένα σχεδόν ακαριαία, εξετάζοντας ταυτόχρονα όλες τις πιθανές λύσεις στο πρόβλημα.
Όπως επισημαίνει η IBM σε ανακοίνωσή της, τα bit πληροφορίας σε έναν κβαντικό υπολογιστή των 250 qubit θα ήταν περισσότερα από όλα τα άτομα στο Σύμπαν.
«Τρισδιάστατη» συσκευή του ενός qubit (Πηγή: IBM Research)
Η πρώτη από τις δύο συσκευές που παρουσίασε η εταιρεία περιλαμβάνει μόλις ένα qubit, το οποίο αντιστοιχεί σε έναν σχεδόν μικροσκοπικό κόκκο που αιωρείται μέσα σε μια κοιλότητα. Τα σήματα της «τρισδιάστατης» συσκευής διαβάζονται διοχετεύοντας μικροκύματα στους ακροδέκτες.
H δεύτερη συσκευή είναι δισδιάστατη, με την έννοια ότι τα qubit βρίσκονται σε μια επιφάνεια που μοιάζει με συμβατικό τσιπ (και συνδέεται σε ένα PC μέσω καλωδίων). Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των qubit αυξάνεται σε 3.
Και στις δύο περιπτώσεις, τα qubit στις πειραματικές διατάξεις διατήρησαν τις κβαντικές τους καταστάσεις για αρκετό χρόνο ώστε να προλάβουν να ολοκληρώσουν απλές λογικές πράξεις.
Στην περίπτωση του δισδιάστατου κυκλώματος, το ποσοστό επιτυχίας στην εκτέλεση των πράξεων έφτασε στο εντυπωσιακό 95%, κυρίως χάρη στην εφαρμογή μεθόδων διόρθωσης λαθών.
Τα λάθη αυτά εμφανίζονται στα κβαντικά συστήματα λόγω παρεμβολών από παράγοντες όπως η θερμότητα, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία του περιβάλλοντος και τα μικροσκοπικά ελαττώματα των υλικών.
Η αποτελεσματική διόρθωση αυτών των λαθών θα έχει κρίσιμη σημασία για την ανάπτυξη πρακτικών κβαντικών υπολογιστών, προς το παρόν όμως ξεπερνά τις δυνατότητες οποιουδήποτε πειραματικού συστήματος.
Η IBM, πάντως, ελπίζει ότι θα καταφέρει να αυξήσει περαιτέρω το χρόνο ζωής των qubit, να βρει αποτελεσματικό τρόπο για τη διόρθωση των λαθών και, τελικά, να δημιουργήσει συστήματα που περιλαμβάνουν δεκάδες ή και εκατοντάδες qubit.
Όμως χρονοδιάγραμμα για την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας ακόμα δεν υπάρχει.
in.gr - «Υπεραγώγιμα qubit» φέρνουν πιο κοντά τους κβαντικούς υπολογιστές - Ειδήσεις - Επιστήμη-Τεχνολογία
Σε συνέδριο της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής που πραγματοποιείται στη Βοστόνη, ερευνητές της εταιρείας παρουσίασαν κβαντικές συσκευές που αποτελούνται από υπεραγώγιμα υλικά (υλικά που άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς καμία αντίσταση), βασισμένα στις κατασκευαστικές τεχνολογίες που χρησιμοποιεί σήμερα η βιομηχανία ημιαγωγών.
Το βασικό χαρακτηριστικό των νέων διατάξεων είναι ότι αυξάνουν τη διάρκεια των «κβαντικών bit», ή qubit για συντομία, στο χρόνο-ρεκόρ των 200 μικροδευτερολέπτων. Δεν ακούγεται βέβαια πολύ, είναι όμως μια εντυπωσιακή βελτίωση αν σκεφτεί κανείς ότι στα πρώτα πειράματα, πριν από περίπου μια δεκαετία, τα qubit κατέρρεαν σε λίγα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.
Όταν το 0 συνυπάρχει με το 1
Στους σημερινούς υπολογιστές, η ελάχιστη ποσότητα πληροφορίας είναι το λεγόμενο bit, το οποίο μπορεί να πάρει είτε την τιμή «0» είτε την τιμή «1».
Στον παράξενο κόσμο της κβαντομηχανικής, όμως, τα σωματίδια μπορούν να βρίσκονται σε δύο καταστάσεις ταυτόχρονα. Και αυτό σημαίνει ότι ένα qubit μπορεί να παίρνει τις τιμές «0», «1», ή «0 και 1» ταυτόχρονα.
Η ιδιότητα αυτή θα επέτρεπε στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν πολλούς υπολογισμούς ταυτόχρονα και παράλληλα -θα μπορούσαν για παράδειγμα να «σπάνε» κρυπτογραφημένα δεδομένα σχεδόν ακαριαία, εξετάζοντας ταυτόχρονα όλες τις πιθανές λύσεις στο πρόβλημα.
Όπως επισημαίνει η IBM σε ανακοίνωσή της, τα bit πληροφορίας σε έναν κβαντικό υπολογιστή των 250 qubit θα ήταν περισσότερα από όλα τα άτομα στο Σύμπαν.
«Τρισδιάστατη» συσκευή του ενός qubit (Πηγή: IBM Research)
Η πρώτη από τις δύο συσκευές που παρουσίασε η εταιρεία περιλαμβάνει μόλις ένα qubit, το οποίο αντιστοιχεί σε έναν σχεδόν μικροσκοπικό κόκκο που αιωρείται μέσα σε μια κοιλότητα. Τα σήματα της «τρισδιάστατης» συσκευής διαβάζονται διοχετεύοντας μικροκύματα στους ακροδέκτες.
H δεύτερη συσκευή είναι δισδιάστατη, με την έννοια ότι τα qubit βρίσκονται σε μια επιφάνεια που μοιάζει με συμβατικό τσιπ (και συνδέεται σε ένα PC μέσω καλωδίων). Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των qubit αυξάνεται σε 3.
Και στις δύο περιπτώσεις, τα qubit στις πειραματικές διατάξεις διατήρησαν τις κβαντικές τους καταστάσεις για αρκετό χρόνο ώστε να προλάβουν να ολοκληρώσουν απλές λογικές πράξεις.
Στην περίπτωση του δισδιάστατου κυκλώματος, το ποσοστό επιτυχίας στην εκτέλεση των πράξεων έφτασε στο εντυπωσιακό 95%, κυρίως χάρη στην εφαρμογή μεθόδων διόρθωσης λαθών.
Τα λάθη αυτά εμφανίζονται στα κβαντικά συστήματα λόγω παρεμβολών από παράγοντες όπως η θερμότητα, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία του περιβάλλοντος και τα μικροσκοπικά ελαττώματα των υλικών.
Η αποτελεσματική διόρθωση αυτών των λαθών θα έχει κρίσιμη σημασία για την ανάπτυξη πρακτικών κβαντικών υπολογιστών, προς το παρόν όμως ξεπερνά τις δυνατότητες οποιουδήποτε πειραματικού συστήματος.
Η IBM, πάντως, ελπίζει ότι θα καταφέρει να αυξήσει περαιτέρω το χρόνο ζωής των qubit, να βρει αποτελεσματικό τρόπο για τη διόρθωση των λαθών και, τελικά, να δημιουργήσει συστήματα που περιλαμβάνουν δεκάδες ή και εκατοντάδες qubit.
Όμως χρονοδιάγραμμα για την εμπορική αξιοποίηση της τεχνολογίας ακόμα δεν υπάρχει.
in.gr - «Υπεραγώγιμα qubit» φέρνουν πιο κοντά τους κβαντικούς υπολογιστές - Ειδήσεις - Επιστήμη-Τεχνολογία
Τετάρτη 29 Φεβρουαρίου 2012
Το ρομπότ που βρίσκει όσα χάνουμε
Η τέλεια λύση για τους αφηρημένους φαίνεται ότι είναι το ιαπωνικό ρομπότ EMIEW 2 που κατασκεύασε η Hitach και μας βοηθά να βρίσκουμε τα χαμένα μας αντικείμενα.
Το ρομπότ έχει χρώμα κόκκινο και λευκό, ονομάζεται και αποτελεί μετεξέλιξη ενός προηγούμενου ρομπότ της ίδιας εταιρείας που δημιουργήθηκε το 2005.
Το ρομπότ ζυγίζει μόνο 14 κιλά, έχει ύψος εξάχρονου παιδιού και κινείται γρήγορα χάρη σε ροδάκια προσαρμοσμένα κάτω από πόδια του, τα οποία διπλώνουν, αν χρειαστεί, για την ευκολότερη μεταφορά του.
Έχει λευκό πρόσωπο και δύο μαύρα μάτια, που εξετάζουν συνεχώς ερευνητικά τον χώρο γύρω του. Χάρη στην προηγμένη τεχνητή νοημοσύνη του, είναι σε θέση να αναγνωρίσει αντικείμενα και πρόσωπα, αρκεί σε κάποια στιγμή στο παρελθόν να του τα έχουν δείξει έστω μία φορά.
Όταν ανακαλύπτει ένα χαμένο αντικείμενο, το ρομπότ χρησιμοποιεί δύο κάμερες στο κεφάλι του για να συγκρίνει αυτό που βλέπει (σχήμα, χρώματα κλπ) με τις εικόνες που έχει αποθηκεύσει στη βάση δεδομένων του. Μάλιστα είναι σε θέση να συνδεθεί και με το διαδίκτυο και να «κατεβάσει» εικόνες διαφόρων αντικειμένων, προκειμένου να εμπλουτίσει τη βάση των δεδομένων του.
Όταν το ρομπότ βρει το εξαφανισμένο πράγμα οδηγεί το αφεντικό του για να του δείξει τι βρήκε. Επειδή μάλιστα συνδέεται με τις κάμερες που βρίσκονται στους χώρους ενός κτιρίου, είναι σε θέση να ειδοποιήσει για το εύρημά του ακόμα και εξ αποστάσεως!
Οι κατασκευαστές του δεν έχουν ανακοινώσει ακόμα πότε το νέο ρομπότ θα βγει στην αγορά, αλλά σαφώς προορίζεται ως οικιακός βοηθός ιδίως για σπίτια ηλικιωμένων, για νοσοκομεία, γηροκομεία ή ακόμα και για τουριστική ατραξιόν.
Το ρομπότ έχει χρώμα κόκκινο και λευκό, ονομάζεται και αποτελεί μετεξέλιξη ενός προηγούμενου ρομπότ της ίδιας εταιρείας που δημιουργήθηκε το 2005.
Το ρομπότ ζυγίζει μόνο 14 κιλά, έχει ύψος εξάχρονου παιδιού και κινείται γρήγορα χάρη σε ροδάκια προσαρμοσμένα κάτω από πόδια του, τα οποία διπλώνουν, αν χρειαστεί, για την ευκολότερη μεταφορά του.
Έχει λευκό πρόσωπο και δύο μαύρα μάτια, που εξετάζουν συνεχώς ερευνητικά τον χώρο γύρω του. Χάρη στην προηγμένη τεχνητή νοημοσύνη του, είναι σε θέση να αναγνωρίσει αντικείμενα και πρόσωπα, αρκεί σε κάποια στιγμή στο παρελθόν να του τα έχουν δείξει έστω μία φορά.
Όταν ανακαλύπτει ένα χαμένο αντικείμενο, το ρομπότ χρησιμοποιεί δύο κάμερες στο κεφάλι του για να συγκρίνει αυτό που βλέπει (σχήμα, χρώματα κλπ) με τις εικόνες που έχει αποθηκεύσει στη βάση δεδομένων του. Μάλιστα είναι σε θέση να συνδεθεί και με το διαδίκτυο και να «κατεβάσει» εικόνες διαφόρων αντικειμένων, προκειμένου να εμπλουτίσει τη βάση των δεδομένων του.
Όταν το ρομπότ βρει το εξαφανισμένο πράγμα οδηγεί το αφεντικό του για να του δείξει τι βρήκε. Επειδή μάλιστα συνδέεται με τις κάμερες που βρίσκονται στους χώρους ενός κτιρίου, είναι σε θέση να ειδοποιήσει για το εύρημά του ακόμα και εξ αποστάσεως!
Οι κατασκευαστές του δεν έχουν ανακοινώσει ακόμα πότε το νέο ρομπότ θα βγει στην αγορά, αλλά σαφώς προορίζεται ως οικιακός βοηθός ιδίως για σπίτια ηλικιωμένων, για νοσοκομεία, γηροκομεία ή ακόμα και για τουριστική ατραξιόν.
ΤΟ ΒΗΜΑ - Οι νευρώνες μας είναι μόνο... 86 δισ.! - science - Ιατρική – Βιολογία
Ο διαδεδομένος μύθος των 100 δισ. καταρρίπτεται από ανορθόδοξη μελέτη
Οι νευρώνες του ανθρώπινου εγκεφάλου ανέρχονται τελικά σε... μόλις 86 δισ. και όχι σε 100 δισ. όπως πίστευαν ως πρόσφατα οι επιστήμονες
Πόσους νευρώνες έχει συνολικά ο εγκέφαλός σας; Μέχρι πρόσφατα η επιστήμη θεωρούσε ότι ήξερε την απάντηση – περίπου 100 δισ. Τελικά όμως το «μέτρημα» ήταν λάθος. Νέα μελέτη «κατεβάζει» το άθροισμα κατά 14 δισ. – διαφορά η οποία είναι σημαντική αφού ισοδυναμεί με το… μυαλό ενός μπαμπουίνου.
Η κατάρριψη αυτού του μύθου, η οποία παρουσιάζεται στο «neuropod» του δικτυακού τόπου της επιθεώρησης «Nature Neuroscience», έχει διπλό ενδιαφέρον. Κατ’ αρχάς δείχνει ότι μια εσφαλμένη πεποίθηση η οποία στερείται τεκμηρίωσης μπορεί να κυριαρχήσει επί δεκαετίες ακόμη και σε έναν επιστημονικό τομέα απλώς και μόνο δια της μεθόδου… της αναπαραγωγής.
Επίσης εισάγει ένα νέο «πιάτο» στο μενού των νευρολογικών ερευνητικών μεθόδων – τη «σούπα εγκεφάλου». Αν και η περιγραφή της θυμίζει αρκετά ταινίες «splatter» η διαδικασία αποδείχθηκε άκρως διαφωτιστική εφόσον αποκάλυψε στους ειδικούς άγνωστα στοιχεία για τη δομή του πολύτιμου οργάνου.
Μύθος με διάρκεια
Θέλοντας να μάθει πώς ακριβώς είχε εξαχθεί το συμπέρασμα ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει 100 δισ. νευρώνες η Σουζάνα Ερκουλάνο Ουζέλ, ερευνήτρια στο Εργαστήριο Συγκριτικής Νευροανατομίας του Ομοσπονδιακού Πανεπιστημίου της Βραζιλίας, ανακάλυψε ότι κανείς δεν γνώριζε την απάντηση.
Αφού λοιπόν δεν μπορούσε να την επιβεβαιώσει, αποφάσισε να την εξακριβώσει με ένα δικό της πείραμα. Η μέθοδος που επέλεξε ως πλέον ενδεδειγμένη δεν ήταν καθόλου ευχάριστη εφόσον έπρεπε κυριολεκτικά να διαλύσει εις τα εξ ων συνετέθη έναν ανθρώπινο εγκέφαλο.
«Μου πήρε δυο μήνες να συμφιλιωθώ με την ιδέα ότι θα έπαιρνα τον εγκέφαλο κάποιου ή ενός ζώου και θα τον έκανα σούπα» περιγράφει μιλώντας στο «Nature». «Μάθαμε όμως τόσα πολλά από αυτή τη μέθοδο που ως τώρα δεν μπορούσαμε να δούμε. Είναι τελικά απλώς μια ακόμη μέθοδος, δεν διαφέρει και πολύ από το να κόβεις τον εγκέφαλο κομματάκια».
Ο εγκέφαλος στο σουρωτήρι
Η κυρία Ερκουλάνο Ουζέλ εξέτασε τελικά τέσσερις εγκεφάλους, όλους από άνδρες δότες. Διέλυσε τις κυτταρικές μεμβράνες του καθενός από αυτούς δημιουργώντας ένα ομοιογενές μείγμα. Σε αυτή τη «σούπα» όπως την ονομάζει μπορούσε να ξεχωρίσει – και να μετρήσει – τους πυρήνες των νευρώνων από εκείνους των γλοιοκυττάρων.
Ετσι – και αυτό είναι το μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου – είχε τη δυνατότητα να εξετάσει ενδελεχώς πόσα κύτταρα περιείχε κάθε περιοχή του εγκεφάλου. Εκτός του ότι διαπίστωσε πως οι νευρώνες ήταν λιγότεροι από τον αριθμό του «μύθου» ανακάλυψε επίσης ότι η πυκνότητά τους διαφέρει από περιοχή σε περιοχή, αποκαλύπτοντας μια εντελώς διαφορετική εικόνα από αυτήν που είχαν ως τώρα οι ειδικοί.
Ο συνολικός αριθμός των ανθρώπινων νευρώνων – και αυτό προέκυψε και από τους τέσσερις εγκεφάλους που αναλύθηκαν – ανέρχεται τελικά όπως αποδείχθηκε σε 86 δισ. και όχι σε 100 δισ.. «Αν και η διαφορά μπορεί να ακούγεται μικρή, τα 14 δισ. ισοδυναμούν περίπου με τον αριθμό των νευρώνων που έχει ο εγκέφαλος ενός μπαμπουίνου ή με το μισό των νευρώνων του εγκεφάλου του γορίλλα. Επομένως η διαφορά είναι μεγάλη» τόνισε η ερευνήτρια.
Αλλες «παρεξηγήσεις» που καταρρίπτονται
Η νέα ανάλυση αποκάλυψε εξάλλου ότι μια ακόμη εδραιωμένη πεποίθηση των νευροεπιστημόνων, ότι τα ανθρώπινα γλοιοκύτταρα είναι σχεδόν δεκαπλάσια σε αριθμό από τους νευρώνες, δεν ευσταθεί. Όπως απέδειξε η μέτρηση, είναι μόλις διπλάσια στις περισσότερες περιοχές του εγκεφάλου.
Αν και τα πραγματικά νούμερα υπολείπονται των εσφαλμένων εντυπώσεων, δεν παύουν να είναι σημαντικά αφού, όπως υπογράμμισε η κυρία Ερκουλάνο Ουζέλ στη συνέντευξή της, ο μεγάλος αριθμός των κυττάρων του – και όχι το μέγεθός του, όπως λέγεται συχνά – είναι το χαρακτηριστικό που κάνει τον εγκέφαλό μας να ξεχωρίζει από των άλλων θηλαστικών χαρίζοντάς μας υψηλή νοημοσύνη.
Δυο ακόμη διαδεδομένοι μύθοι, όχι πλέον για την επιστήμη αλλά για το ευρύ κοινό έχουν καταρριφθεί, όπως τόνισε η ερευνήτρια, από άλλες μελέτες. Κατ’ αρχάς δεν χρησιμοποιούμε μόνο το 10% των εγκεφαλικών κυττάρων μας, όπως λέγεται συχνά, αλλά το 100%, δηλαδή το σύνολό τους. Επίσης η ιδέα ότι το δεξιό ημισφαίριο συνδέεται με τη λογική και την πραγματικότητα ενώ το αριστερό σχετίζεται με τη φαντασία και τη δημιουργικότητα είναι παντελώς ξεπερασμένη.
«Ηταν μια εικασία που είχε προκύψει τον 19ο αιώνα» εξηγεί η κυρία Ερκουλάνο Ουζέλ.«Υπάρχουν λειτουργικές διαφορές, αλλά αυτές είναι σχετικά μικρές και σχετίζονται με πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες. Ειδικά η δημιουργικότητα εξαρτάται από τη συνεργασία και των δυο ημισφαιρίων».
ΤΟ ΒΗΜΑ - Οι νευρώνες μας είναι μόνο... 86 δισ.! - science - Ιατρική – Βιολογία
Εγγραφή σε:
Αναρτήσεις (Atom)