Σήμερα, η Microsoft ανακοινώνει νέες προόδους στο Azure Quantum με στόχο την επιτάχυνση της επιστημονικής ανακάλυψης.
Από την εποχή του σιδήρου που έφερε την επανάσταση στη γεωργία μέχρι την εποχή του πυριτίου που έφερε επανάσταση στον τρόπο επικοινωνίας μας, τα νέα υλικά δημιουργούσαν πάντα σημεία καμπής για την κοινωνική πρόοδο. Οι εξελίξεις σε αυτόν τον χώρο θα είναι μεταμορφωτικές. Για παράδειγμα, ο κλάδος των μεταφορών μπορεί να αναπτύξει πιο αποτελεσματικές και ισχυρές μπαταρίες. Οι φαρμακευτικοί ερευνητές μπορούν να αναπτύξουν νέα φάρμακα. Η βιομηχανία χημείας θα είναι σε θέση να ανακαλύψει ασφαλέστερες και πιο βιώσιμες ενώσεις για τα προϊόντα που χρησιμοποιούμε καθημερινά, όπως ηλεκτρονικά, χρώματα και υφάσματα. Και το πιο σημαντικό, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να λύσουν τις πιο πιεστικές προκλήσεις της κοινωνίας, όπως η αντιστροφή της κλιματικής αλλαγής και η αντιμετώπιση της επισιτιστικής ανασφάλειας.
Ωστόσο, η κατανόηση της φύσης δεν είναι εύκολη υπόθεση. Για ακριβείς υπολογισμούς των πιο πολύπλοκων κβαντικών καταστάσεων των μορίων, ο αριθμός των ενεργειακών καταστάσεων μόλις 100 ηλεκτρονίων μπορεί να υπερβαίνει τον αριθμό των ατόμων στο ορατό σύμπαν.
Τώρα, με μια νέα γενιά τεχνητής νοημοσύνης, τα πιο προηγμένα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης στον κόσμο συνδυάζονται με την καθολική διεπαφή χρήστη μας – τη φυσική γλώσσα – και τη θεμελιώδη γλώσσα της φύσης – τη χημεία – εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή επιστημονικών ανακαλύψεων. Και αυτό είναι μόνο το πρώτο βήμα καθώς προετοιμαζόμαστε για έναν ακόμη μεγαλύτερο μετασχηματισμό μπροστά μας: τον κβαντικό υπερυπολογισμό.
Οι καινοτόμοι μπορούν να αρχίσουν να πειραματίζονται με το καλύτερο κβαντικό υλικό στον κόσμο στο Azure Quantum και να ετοιμαστούν να λύσουν πιο περίπλοκα προβλήματα όταν ο κβαντικός υπερυπολογιστής γίνει πραγματικότητα. Πλησιάζουμε γρήγορα τη στιγμή που οι επιστήμονες και οι επιχειρήσεις θα είναι σε θέση να λύσουν προβλήματα που προηγουμένως ήταν δυσεπίλυτα για να ξεκλειδώσουν την ανάπτυξη και την ανθρώπινη πρόοδο.
Σήμερα, εισάγουμε τρεις προόδους στο Azure Quantum προς αυτό το όραμα.
1. Azure Quantum Elements
Το Azure Quantum Elements επιταχύνει την επιστημονική ανακάλυψη ενσωματώνοντας τις πιο πρόσφατες ανακαλύψεις στους υπολογιστές υψηλής απόδοσης (HPC), την τεχνητή νοημοσύνη και τους κβαντικούς υπολογιστές.
Με το Azure Quantum Elements, οι επιστήμονες και οι προγραμματιστές προϊόντων μπορούν:
- Μειώστε το χρόνο στον αντίκτυπο και το κόστος επιταχύνοντας τον αγωγό Ε&Α και φέρνοντας καινοτόμα προϊόντα στην αγορά πιο γρήγορα, με ορισμένους πελάτες να βλέπουν επιτάχυνση έξι μηνών έως μίας εβδομάδας από την έναρξη του έργου έως τη λύση.
- Αυξήστε δραματικά τον χώρο αναζήτησης νέων υλικών, με δυνατότητα κλιμάκωσης από χιλιάδες υποψηφίους σε δεκάδες εκατομμύρια.
- Επιταχύνετε ορισμένες προσομοιώσεις χημείας κατά 500.000 φορές, κάτι που είναι σαν να συμπιέζετε ένα έτος σε ένα λεπτό.
- Ετοιμαστείτε για κλιμακωτούς κβαντικούς υπολογιστές αντιμετωπίζοντας προβλήματα κβαντικής χημείας σήμερα με AI και HPC, πειραματιζόμενοι παράλληλα με το υπάρχον κβαντικό υλικό και αποκτώντας πρόσβαση προτεραιότητας στον κβαντικό υπερυπολογιστή της Microsoft στο μέλλον.
Χρησιμοποιώντας αυτό το ολοκληρωμένο σύστημα, οι ερευνητές μπορούν να κάνουν πρόοδο στη χημεία και την επιστήμη των υλικών με πρωτοφανή κλίμακα, ταχύτητα και ακρίβεια.
Κλίμακα. Οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν τις πολύπλοκες αντιδράσεις που απαιτούνται για την παραγωγή ενός προϊόντος, να βρουν νέους υποψήφιους και να βελτιστοποιήσουν ολόκληρη τη διαδικασία. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες μπορούν τώρα να χρησιμοποιήσουν τα Azure Quantum Elements για να εξερευνήσουν 1,5 εκατομμύρια πιθανές διαμορφώσεις σε πολύπλοκες αντιδράσεις που αποτελούνται από 50.000 στοιχειώδη βήματα. Οι πρώτοι χρήστες χρησιμοποιούν ήδη αυτήν την τεράστια κλίμακα για να βρουν πιο βιώσιμα υποκατάστατα για χρήση σε πολλά καθημερινά προϊόντα ή εντελώς νέα προϊόντα για καινοτόμα σενάρια.
Ταχύτητα. Το Azure Quantum Elements επιταχύνει την προσομοίωση ενσωματώνοντας τα εξειδικευμένα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης της Microsoft για τη χημεία, τα οποία εκπαιδεύσαμε σε εκατομμύρια σημεία δεδομένων χημείας και υλικών. Βασίσαμε αυτά τα μοντέλα στις ίδιες πρωτοποριακές τεχνολογίες που βλέπετε αλλού με τη γενετική τεχνητή νοημοσύνη. Ενώ ο Copilot κατανοεί τη γλώσσα των ανθρώπων, το Azure Quantum Elements καταλαβαίνει επίσης τη γλώσσα της φύσης – τη χημεία.
Ακρίβεια. Σήμερα, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μοναδικά μοντέλα AI και κλίμακα HPC για να εκτελέσουν προσομοιώσεις με υψηλότερα επίπεδα ακρίβειας που δεν ήταν διαθέσιμα στο παρελθόν. Το Azure Quantum Elements ενσωματώνει επίσης τον κλασικό και τον κβαντικό υπολογισμό για να παρέχει μια on-ramp για ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια προσομοίωσης. Στο μέλλον, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ένας κβαντικός υπερυπολογιστής θα επιτρέψει τον προγνωστικό χημικό σχεδιασμό με ακρίβεια 100x.
Καινοτόμοι του κλάδου, συμπεριλαμβανομένων BASF, AkzoNobel, AspenTech, Τζόνσον ΜάθιSCGCκαι 1910 Γενετική έχουν ήδη υιοθετήσει τα Azure Quantum Elements για να μεταμορφώσουν την έρευνα και την ανάπτυξή τους, και σήμερα, άλλοι μπορούν να ενταχθούν σε αυτά. Το Azure Quantum Elements θα είναι διαθέσιμο σε ιδιωτική προεπισκόπηση σε λίγες εβδομάδες και μπορείτε να εγγραφείτε σήμερα για να μάθετε περισσότερα.
2. Copilot στο Azure Quantum
Το Copilot στο Azure Quantum βοηθά τους επιστήμονες να χρησιμοποιούν τη φυσική γλώσσα για να συλλογιστούν μέσω πολύπλοκων προβλημάτων χημείας και επιστήμης υλικών.
Με το Copilot στο Azure Quantum, ένας επιστήμονας μπορεί να ολοκληρώσει σύνθετες εργασίες πάνω από ένα ύφασμα υπερυπολογιστών cloud, προηγμένης τεχνητής νοημοσύνης και κβαντικού, όλα ενσωματωμένα με τα εργαλεία που χρησιμοποιούν σήμερα. Μπορεί να δημιουργήσει τους υποκείμενους υπολογισμούς και προσομοιώσεις, να ρωτήσει και να οπτικοποιήσει δεδομένα και να βοηθήσει στη λήψη καθοδηγούμενων απαντήσεων σε περίπλοκες έννοιες. Όπως το Copilot σε άλλα προϊόντα της Microsoft μεταμορφώνει την ανάπτυξη λογισμικού, την παραγωγικότητα και την αναζήτηση, η φιλοδοξία μας είναι το Copilot στο Azure Quantum να μεταμορφώσει και να επιταχύνει την επιστημονική ανακάλυψη — είτε δημιουργεί ασφαλέστερα και πιο βιώσιμα προϊόντα, επιταχύνει την ανακάλυψη φαρμάκων είτε επιλύει τις πιο πιεστικές προκλήσεις στο ο πλανήτης.
Το Copilot βοηθά επίσης τους ανθρώπους να μάθουν για τους κβαντικούς υπολογιστές και να γράφουν κώδικα για τους σημερινούς κβαντικούς υπολογιστές. Παρέχει μια πλήρως ενσωματωμένη εμπειρία, βασισμένη σε πρόγραμμα περιήγησης, διαθέσιμη για δωρεάν δοκιμή με ενσωματωμένο πρόγραμμα επεξεργασίας κώδικα, κβαντικό προσομοιωτή και απρόσκοπτη συλλογή κώδικα. Το σχεδιάσαμε για να κάνουμε το συγκρότημα πιο διαχειρίσιμο και να βοηθήσουμε οποιονδήποτε να εξερευνήσει την επιστήμη του κβαντικού, της χημείας και των υλικών, ενώ φέρνει πιο κοντά αυτά τα μετασχηματιστικά πεδία. Δείτε το σήμερα.
3. Ο οδικός χάρτης της Microsoft προς έναν κβαντικό υπερυπολογιστή
Το απόλυτο ξεκλείδωμα θα έρθει όταν οι οργανισμοί είναι σε θέση να σχεδιάσουν με ακρίβεια νέα χημικά και υλικά με έναν κβαντικό υπερυπολογιστή. Η βιομηχανία μας θα ακολουθήσει παρόμοια πορεία όπως έκαναν οι κλασικοί υπερυπολογιστές τον 20ο αιώνα. Από τους σωλήνες κενού, στα τρανζίστορ, στα ολοκληρωμένα κυκλώματα, η πρόοδος στην υποκείμενη τεχνολογία θα επιτρέψει την κλίμακα και τον αντίκτυπο.
Καθώς σημειώνουμε πρόοδο ως βιομηχανία, το κβαντικό υλικό θα εμπίπτει σε μία από τις τρεις κατηγορίες Επιπέδων Εφαρμογής Κβαντικού Υπολογιστικού:
- Επίπεδο 1 – Βασικό: Ποσοστό μικρόσυστήματα που τρέχουν σε θορυβώδη φυσικά qubit, τα οποία περιλαμβάνουν όλους τους σημερινούς υπολογιστές Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ).
- Επίπεδο 2 – Ανθεκτικό: Κβαντικά συστήματα που λειτουργούν σε αξιόπιστα λογικά qubit.
- Επίπεδο 3 – Κλίμακα: Κβαντικοί υπερυπολογιστές που μπορούν να λύσουν σημαντικά προβλήματα που δεν μπορούν ακόμη και οι πιο ισχυροί υπερυπολογιστές.
Για να φτάσετε στο Scale, απαιτείται μια θεμελιώδης φυσική ανακάλυψη. Η Microsoft πέτυχε αυτή την ανακάλυψη και σήμερα παρουσίασε τα δεδομένα που αξιολογήθηκαν από ομοτίμους σε ένα περιοδικό της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής.
Αυτό σημαίνει ότι Η Microsoft πέτυχε το πρώτο ορόσημο προς έναν κβαντικό υπερυπολογιστή. Μπορούμε τώρα να δημιουργήσουμε και να ελέγξουμε οιονεί σωματίδια Majorana. Με αυτό το επίτευγμα, είμαστε σε καλό δρόμο για να δημιουργήσουμε ένα νέο qubit που προστατεύεται από υλικό. Με αυτό, μπορούμε στη συνέχεια να δημιουργήσουμε αξιόπιστα λογικά qubits για να φτάσουμε στο Επίπεδο Ανθεκτικό και στη συνέχεια να προχωρήσουμε για να φτάσουμε στο Scale.
Ένας κβαντικός υπερυπολογιστής θα είναι σε θέση να λύνει προβλήματα που είναι δυσεπίλυτα σε έναν κλασικό υπολογιστή και να λύνει τα πιο περίπλοκα προβλήματα που αντιμετωπίζει ο κόσμος μας. Για να γίνει αυτό, πρέπει να είναι τόσο αποδοτικό όσο και αξιόπιστο. Οι πελάτες πρέπει να κατανοήσουν πόσο ικανό είναι ένα κβαντικό σύστημα να λύνει πραγματικά προβλήματα, από το μηχάνημα έως τα γενικά έξοδα του δικτύου. Γι’ αυτό η μέτρηση ενός υπερυπολογιστή δεν μπορεί να αφορά την καταμέτρηση φυσικών ή λογικών qubits.
Για να κατανοήσουμε την απόδοση ενός υπερυπολογιστή, ο κλάδος μας χρειάζεται μια νέα μέτρηση. Για αυτό, προσφέρουμε τη μέτρηση του αξιόπιστες κβαντικές λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο (rQOPS)που μετρά πόσες αξιόπιστες λειτουργίες μπορούν να εκτελεστούν σε ένα δευτερόλεπτο. Λαμβάνει υπόψη την πλήρη απόδοση του συστήματος, σε αντίθεση με την απόδοση μόνο του qubit, επομένως υπάρχει η βεβαιότητα ότι ένας αλγόριθμος θα εκτελεστεί σωστά.
Ο κλάδος μας δεν έχει ακόμη μεταβεί από την εποχή NISQ και ως εκ τούτου, οι σημερινοί κβαντικοί υπολογιστές είναι όλοι στο Επίπεδο 1 με μηδενικό rQOPS. Ο πρώτος κβαντικός υπερυπολογιστής θα χρειαστεί τουλάχιστον 1 εκατομμύριο rQOPS και θα κλιμακωθεί σε περισσότερο από 1 δισεκατομμύριο για να λύσει σημαντικά προβλήματα χημείας και επιστήμης υλικών.
Επιτάχυνση της επιστημονικής ανακάλυψης μαζί
Με την έλευση οποιασδήποτε καινοτόμου τεχνολογίας, υπάρχουν κίνδυνοι που πρέπει να προγραμματιστούν και να μετριαστούν. Οι αρχές τεχνητής νοημοσύνης της Microsoft μας καθοδηγούν και αυτές οι θεμελιώδεις αρχές ισχύουν και για το κβαντικό. Καθώς αναπτύσσουμε νέες υπηρεσίες όπως το Azure Quantum Elements και σχεδιάζουμε τον πρώτο μας κβαντικό υπερυπολογιστή, θα εφαρμόσουμε πρόσθετα μέτρα αυστηρότητας που θα ενσωματώνουν ανατροφοδότηση σε όλη τη διαδικασία.
Προετοιμαζόμαστε επίσης τώρα για ένα κβαντικά ασφαλές μέλλον. Η Microsoft έχει ένα ολοκληρωμένο σχέδιο για να διασφαλίσει ότι όλες οι υπηρεσίες μας παραμένουν ασφαλείς και συνεργάζεται με τους πελάτες μας και τον κλάδο για την υποστήριξη αυτής της σημαντικής μετάβασης.
Η ευκαιρία που έχουμε μπροστά μας είναι τεράστια. Οι επιστήμονες και οι επιχειρήσεις θα φέρουν επανάσταση στα δομικά στοιχεία των καθημερινών προϊόντων για να εγκαινιάσουν μια νέα εποχή καινοτομίας και οικονομικής ανάπτυξης. Μαζί, μπορούμε να συμπιέσουμε τα επόμενα 250 χρόνια της χημείας και της επιστήμης των υλικών στα επόμενα 25.
Ελάτε μαζί με τον Satya Nadella και εμένα σήμερα σε μια εικονική ενημέρωση του Accelerating Scientific Discovery στις 8 π.μ. PT ή δείτε το αργότερα κατόπιν ζήτησης. Θα μοιραστούμε περισσότερα σχετικά με την ιδιωτική προεπισκόπηση του Azure Quantum Elements, το Copilot στο Azure Quantum και τον οδικό μας χάρτη για έναν κβαντικό υπερυπολογιστή.