4 hệ thống máy tính của tương lai (và chúng ta sẽ sử dụng chúng để làm gì)

Ba mươi năm trước, cái đẳng cấp cao nhất là sở hữu một chiếc điện thoại cố định di động. Bây giờ điện thoại thông minh của chúng ta là máy tính cá nhân có thể xử lý các lệnh ngôn ngữ tự nhiên và chạy các mô hình AI trên thiết bị.

Trong 30 năm nữa, theo nhận định của các chuyên gia, chúng ta sẽ có ô tô bay, người hầu robot và các thuộc địa trên sao Hỏa. Đúng không?

Có thể có, cũng có thể không. Ba mươi năm tiến triển của máy tính tiếp theo không dường như chắc chắn như những gì đã qua.

Chúng ta đang đối mặt với Định luật Moore và bắt đầu có được hiệu suất trở về ít hơn khi tạo ra các hệ thống cổ điển mạnh mẽ hơn.

Mặt khác, chúng ta cũng đang ở bên bờ của một số mô hình tính toán mới. Và rõ ràng, đến một thời điểm nào đó, chúng ta sẽ vượt qua siêu tính truyền thống.

Cho dù điều đó xảy ra trong 30, 50, hoặc 100 năm tới, tuy nhiên, là một câu hỏi khác.

Vì vậy, vì lợi ích của cuộc trò chuyện, hãy tưởng tượng một thế giới nơi bốn hệ thống máy tính chính của tương lai (cổ điển, photonics, hybrid, và quantum) đã trở nên hữu ích. Chúng ta sẽ lạc quan và nói rằng điều này xảy ra vào năm 2051.

Máy tính cổ điển

Tôi có tin xấu cho bất kỳ ai định lướt ngắn hệ thống nhị phân để ủng hộ công nghệ quantum mới nổi: máy tính cổ điển sẽ tồn tại lâu hơn rất nhiều so với 30 năm tới.

Máy tính nhị phân tương tự như máy tính quantum như thế nào như một bút và giấy so với lò kết hợp hadron. Người bình thường sẽ không cần truy cập trực tiếp vào máy tính quantum hoặc lò kết hợp hadron trong suốt cuộc đời của họ, nhưng chúng ta đều hưởng lợi từ sự tồn tại của chúng.

Nói như vậy, hãy nghĩ về chiếc iPhone của bạn. Bạn vẫn sẽ có một thứ tương tự sau 30 năm. Có thể sẽ là kính hoặc một cấy ghép thần kinh (không có khả năng, nhưng có thể). Dù sao, nó sẽ cần đủ sức mạnh xử lý onboard để chạy các thuật toán và ứng dụng rời rạc. Và đó là điều mà một chiếc iPhone có thể làm ngày nay.

Và, giống như điện thoại thông minh ngày nay, những chiếc trong tương lai chủ yếu chỉ cần mạnh mẽ đủ để kết nối với đám mây.

Máy tính nhị phân, trong tương lai, sẽ thực hiện hầu hết các việc giống như họ làm bây giờ. Và đối với các nhiệm vụ đòi hỏi sức mạnh hơn chúng ta có thể hợp lý mong đợi từ một PC tương lai, chúng vẫn sẽ hoạt động như một giao diện với các hệ thống mạnh mẽ hơn.

Máy tính photonics

Đây là một điều thú vị. Hệ thống máy tính photonics chưa hoàn toàn tồn tại, nhưng ý tưởng lớn là sử dụng photon để thực hiện tính toán thay vì điện. Electron chỉ có thể di chuyển với một tốc độ nhất định tuy nhiên photon di chuyển với tốc độ của ánh sáng bởi vì, bạn biết, chúng thực sự là ánh sáng.

Điều này có nghĩa là có khả năng (lí thuyết) để tạo ra một hệ thống máy tính có khả năng xử lý thông tin với tốc độ của ánh sáng.

Các nhà nghiên cứu từ IBM và Viện Khoa học và Công nghệ Skolkovo gần đây đã phát triển một công tắc photonics hoạt động — một thiết bị có thể thay thế transistor dựa trên silic.

Máy tính photonics có thể nhanh hơn hàng ngàn lần so với siêu máy tính nhị phân mạnh nhất hiện nay và, vì cách hoạt động của chúng, thực tế chúng sẽ yêu cầu ít năng lượng hơn để hoạt động.

Khá có khả năng rằng công nghệ này có thể phát triển trong ba mươi năm tới và lợi ích lớn nhất chúng ta có thể thấy là sự ra đời của các phương tiện tự lái cấp 5.

Vâng, cấp độ 5, đó là cái lớn. Ở cấp độ tự động hoàn toàn, phương tiện có thể hoạt động hoàn toàn ngoài lưới điện và không cần giám sát của con người.

Điều này có thể được thực hiện bằng cách nén một siêu máy tính khổng lồ vào một chiếc ô tô nhỏ. Nhưng thay vì “siêu máy tính khổng lồ” chúng ta thay thế bằng “máy tính photonics nhỏ” và giả sử nó sử dụng 1/100 năng lượng trong khi sản xuất 100 đến 1,000 lần công suất của hệ thống cổ điển.

Hệ thống hybrid

Ở đây, chúng ta đang đề cập đến hệ thống kết hợp cổ điển-quantum. Có thể máy tính photonics sẽ phối hợp tốt với hệ thống quantum, nhưng nó vượt quá phạm vi của bài viết này để tham gia vào sự suy luận mù.

Chúng tôi đã đề cập trước đó rằng tất cả các hệ thống quantum có lẽ sẽ đòi hỏi một dạng hệ thống cổ điển để hoạt động như một cổng, giao diện hoặc điều khiển. Nhưng cũng có một mô hình mà trong đó một hệ thống chuyển đổi giữa các tính toán cổ điển và quantum hoặc kết hợp kết quả của cả hai để chạy các thuật toán cụ thể.

Điều thú vị ở đây là những hệ thống này có thể sẽ là những “máy tính quantum” đầu tiên được mua từ kệ hàng. Hãy nhớ rằng, có ít khả năng chúng ta sẽ giải quyết việc tính toán quantum đến mức bạn có thể thiết lập một bộ xử lý thời gian chạy chức năng trong hầm máy của bạn trong 30 năm tới.

Nhưng, điều đó không có nghĩa là sẽ không có một giải pháp trung gian. Hệ thống quantum là các giải pháp hướng đến các vấn đề cụ thể rất cụ thể. Bạn không thể chỉ cài đặt một API trên hệ thống IBM Q và kết nối vào vũ trụ quantum để tăng tốc độ render video, ví dụ.

Nhưng lý thuyết, bạn có thể xây dựng một hệ thống chạy phần mềm lập lịch chuyến bay của một sân bay thông qua sự kết hợp của việc đa nhiệm cổ điển (để xử lý cơ sở hạ tầng) và thuật toán quantum (đối với các phương pháp toán phức tạp quá nhiều đối với bộ xử lý truyền thống).

Xem xét các hệ thống tương tự đã tồn tại dưới dạng nguyên thể, chắc chắn rằng trong 30 năm tới, các doanh nghiệp lớn (những doanh nghiệp có khoảng một tỷ đô la trở lên) sẽ mua và cài đặt các hệ thống hybrid-quantum như là nền tảng của hệ thống IT của họ.

Máy tính quantum

Đây là phần thú vị! Máy tính quantum cách khoảng 20 năm và, tùy thuộc vào người bạn trò chuyện, chúng có thể mãi mãi như vậy.

Máy tính quantum ngày nay là các thí nghiệm được xây dựng một cách công phu trong các phòng thí nghiệm to lớn với chi phí lớn và về cơ bản, chúng giải quyết một hoặc hai câu đố toán học lớn. Đơn giản là không thể đoán được khi nào một hệ thống máy tính quantum hoạt động, hữu ích sẽ xuất hiện.

Nhưng có khả năng cao rằng điều đó có thể thay đổi trong 30 năm tới. Và nếu như thế, cả thế giới khoa học và công nghệ cũng sẽ thay đổi theo.

Máy tính quantum thực sự hữu ích có thể giúp chúng ta giải quyết hợp phức hợp, máy bay siêu tốc, và trí tuệ nhân tạo tổng quát.

Khó có thể đánh giá quá cao tiềm năng của máy tính quantum. Các tác động đối với lĩnh vực hóa học, khám phá thuốc, và bệnh học một mình đã không thể đo lường. Tỷ lệ hàng tỷ sinh mạng có thể được cứu rỗi khi hàng ngàn căn bệnh bị diệt trừ bởi khoa học.

Nhưng, khi nói đến việc tận dụng hành động rùng rợn ở một khoảng cách xa hoặc tính toán với tốc độ của ánh sáng, tương lai là không chắc chắn. Có thể mất 10, 30, hoặc thậm chí là 100 năm để bất kỳ công nghệ nào này trưởng thành.