Компьютеризированная теплица и персональный компьютер ХХI века

Скромный отечественный стартап Zertis обещает снабдить казахстанцев личными компьютеризированными теплицами, а корпорация IBM движется к созданию нового персонального компьютера ХХI века, сообщает корреспондент центра деловой информации Kapital.kz.

Три года назад в информационном поле казахстанских СМИ промелькнула новость, которая, впрочем, быстро стихла на фоне других событий, особенно в день празднования 25-летия Вооруженных Сил РК. Между тем новость была достойна внимания: на республиканском конкурсе Startup Bolashak призовое место занял некий проект гидропоники Zertis. Мало того, молодым стартаперам удалось привлечь инвестиции в размере 6 млн тенге и 20 тыс. долларов.

С этого скромного достижения и начинается история одной из самых перспективных отечественных технологий, которая потенциально может стать личным бизнесом многих казахстанцев. «Мы уже серьезно отстали в зеленой энергетике, в IT, в производстве электро- и гибридных автомобилей, в ряде секторов промышленности. Где-то же мы должны совершить прорыв - почему бы это не сделать в сельском хозяйстве?!» - сказал по этому поводу один из основателей проекта Zertis Арман Тосканбаев.

Он, как известно, относится к типу предпринимателей, которых называют self-made businessman, то есть добившихся успехов без посторонней помощи. Вторым основателем Zertis является Диас Тастанбеков, ученый-химик, в послужном списке которого числится весьма амбициозный проект изучения биоразлагаемых имплантатов.

Команда Zertis деятельно занимается внедрением в Казахстане так называемой аэропоники, передовой технологии по выращиванию растений в теплицах. В отличие от гидропоники, в которой для овощей используется специальная жидкость, в аэропонике питательной средой служит аэрозоль. Этот метод не только ускоряет рост культуры, но и защищает растение от вечного бича казахстанских теплиц - инфекций и вредных насекомых.

Чем же этот передовой аграрный метод может быть привлекателен для малого бизнеса, едва пришедшего в себя после шокового 2020 года? А хотя бы тем, что теплицы аэрозольного типа - это вовсе не громоздкие стеклянные конструкции, размещенные на дорогой арендной земле. По сути, им даже и солнечный свет не требуется - все, что нужно растениям для полноценного роста, заключается в компактном корпусе.

Не зря Диас Тастанбеков шутя ссылается на «древность» данной технологии, схожей с легендарными висячими садами Семирамиды. Растения действительно подвешиваются на парниках особой конструкции, а корни помещаются в специальную гидроизолированную камеру, в которой с определенным интервалом происходит распыление раствора.

Так достигается значительная экономия питательной среды, при относительно маленьких габаритах стеллажей и парников. Технологический процесс такой теплицы полностью автоматизирован, что весьма критично для маленьких коллективов предпринимателей. Некоторые модели мини-теплиц можно инсталлировать даже в условиях городской квартиры!

Так что не удивляйтесь, если аэропоника станет ключевой технологией, с помощью которой удастся решить парадокс нашего аграрного сектора. Только задумайтесь: при наличии 74% территорий, пригодных для ведения сельского хозяйства, мы отдаем огромный «витаминный» рынок импортерам из ближнего и дальнего зарубежья.

Утешает лишь то, что проект Zertis занимается не только теплицами, но и обучением всех, кто желает посвятить себя агробизнесу нового поколения. Кто знает, возможно, благодаря усилиям таких молодых отечественных химиков на наших кухнях когда-нибудь появится собственная персональная теплица?

Как будет выглядеть квантовый компьютер на вашем столе

Удивительно, но первый в истории вычислительных машин коммерческий квантовый компьютер был представлен не где-нибудь в Кремниевой долине, а в итальянском городе Милане - эпицентре модных тусовок и выставок стилистов.

Но если вспомнить, что именно в Миланском герцогстве провел свои лучшие годы гениальный изобретатель Леонардо да Винчи, то все становится ясно. Историки полагают, что за авторством выдающегося итальянца числится эскиз механической счетной машины, что явно перекидывает символический мостик между идеями, разделенными пятью веками прогресса.

Впрочем, пришедшие в январе 2019 года на экспозицию новейшего компьютера журналисты увидели перед собой не загадочный механизм, объятый непонятным туманом и всполохами (почему-то именно так хочется представлять электронику будущего), а инсталляцию в виде роскошной хрустальной люстры. На самом же деле эта конструкция из алюминия и стекла называется IBM Q System One, и это действительно первый действующий 20-кубитный квантовый компьютер, предназначенный не для экспериментов, а практических вычислений.

Правда, комментируя открытие экспозиции для широкой публики, вице-президент IBM Research Боб Сатор уточнил, что «полностью работоспособный» прототип Q System One находится в Нью-Йорке, а зрителям представлен уменьшенный образец. Действующий компьютер выглядит не столь зрелищно, так как вся начинка закрыта специальным кожухом.

Для демонстрации внутреннего устройства системного блока специалисты центра IBM в Милане собрали из алюминиевых и стальных балок стеклянный куб со сторонами 2,74 метра. Под ярко светящимся потолком куба подвешен процессорный блок с кубитами - та самая «люстра». Учитывая, что это демонстрационный образец, ученые не стали возводить зеркальный кожух, в котором поддерживается предельно низкая температура, да и всю сопутствующую аппаратуру для охлаждения, питания и управления.

Так что же умеет вычислять первый коммерческий квантовый компьютер Q System One? Вот здесь и начинаются некоторые сложности... Начнем с того, что привычные нам ЭВМ оперируют битами, а квантовые компьютеры - кубитами. Как мы помним со школьных времен, 1 бит является минимальной единицей объема информации и хранит состояние «1» или «0». А вот q-бит, которым оперируют квантовые комплексы, находится в суперпозиции, то есть способен одновременно представлять состояние «1» или «0».

Очень интересно описал «характер» квантовых компьютеров физик Сет Ллойд в своей культовой книге «Программируя Вселенную»: «Квантовый компьютер – это демократия в мире информации: каждый атом, электрон и фотон равным образом участвуют в процессах хранения и обработки информации». Кстати, это объясняет и наличие мощного охладителя в корпусе Q System One, без которого процессор не сможет долго удерживать электроны в стабильном состоянии.

Цитата также красочно описывает ту пропасть, которая отделяет классические вычисления, опирающиеся на абстрактные биты, от квантовых вычислений, в которых царит принцип неопределенности Гейзенберга, а для вычисления положения частицы в конкретный момент времени требуется задействовать так называемую волновую функцию.

И если классический компьютер за один такт вычислений успевает обрабатывать некоторое количество битов, находящихся в состоянии «1» или «0», то квантовый процессор напоминает ловца бабочек, собирающего сачком плотность вероятности нахождения q-битов в определенных точках пространства, выданной той самой волновой функцией!

Отсюда и корневое противоречие в постановке утилитарных задач квантовому компьютеру. Оперируя q-битами, q-процессор способен за считанные минуты проделать объем вычислений, для которого обычному суперкомпьютеру не хватило бы даже времени существования Вселенной. Но при этом нет никакого смысла использовать его, например, для обыкновенных статистических или инженерных задач. Не представляется возможным соорудить и квантовый игровой компьютер, в силу принципиальной несовместимости алгоритмов 3D-движка и языка программирования, использующего q-биты.

Зато Q System One отлично подойдет для исследований и прогнозирования физических и химических явлений, которые по своей природе являются квантовыми. Например, наблюдаемый сейчас прорыв в лечении онкологии связывают с изучением пространственной структуры белковых соединений. Для расчета формулы лекарства требуется просчитать так называемый фолдинг белка — укладку аминокислот в сложные спиральные структуры, из которых, словно антенны, возвышаются рецепторы для присоединения к клетке.

Расчет фолдинга на обычном суперкомпьютере займет годы или столетия, даже если задействовать нейросети и распределенный тип вычислений, а квантовый процессор справится с этой задачей мгновенно. Ведь фолдинг - это квантовые взаимодействия в цепочке аминокислот, то есть именно тот тип вычислений, для которого создан Q System One.

Еще пример потрясающей эффективности q-компьютера - расчеты комбинаторики, типа классической «задачи коммивояжера». Для наглядности представьте себе задание: выявить все варианты рассадки сотни-другой туристов по нескольким автобусам. На классическом компьютере расчёты займут время жизни многих вселенных! А квантовый процессор «расколет» эту задачку за пару часов.  

Выходит, что понятие «персональный квантовый компьютер» еще долго будет звучать как оксюморон. Но ровно до тех пор, пока ученые не научатся охлаждать и стабилизировать атомы и электроны в миниатюрных масштабах. И тогда ничто не помешает встраивать и добавлять процессоры нового типа в привычные нам компьютеры, серверы и прочие смартфоны...