《文茜的世界周報》
美中貿易戰如火如荼開打,但真正關鍵的是,美中兩國競相投入未來科技競賽,為的是爭取全球量子電腦制霸地位。英國經濟學人雜誌說,量子電腦運算威力強大,能夠協助人類解決許多棘手的問題,但能夠應用在何種領域,如何應用,都是科學家仍在摸索的問題。量子電腦為人類社會勾勒出美好的願景,但基於仍在萌芽階段,仍毋須投入過多想像。
{內文}
(Mike Mayberry\Intel技術長 v.s 記者)
麻煩戴上手套和護目鏡。(謝謝。)我們在這裡所做的,就是嘗試想像未來的樣子,我們的目標是挑戰極限,走在技術趨勢的前沿,這樣我們就可以為未來做好準備。
這裡是美國奧勒岡州Hillsboro市Intel園區。工程師口中的未來科技,指的就是量子電腦。在他們眼裡,量子電腦不只是更好、更快的計算機而已。嚴格來說,這其實是種截然不同的東西,可協助解決當今世界上最棘手的難題,例如開發新藥、合成新物質、創造更精確的氣候預測模型、加速太空旅行、甚至進一步了解人類腦部意識的運作。一般超級電腦要花上千年運算的程式,透過量子電腦,只需幾秒鐘就可搞定。這項科技目前只能算是初步萌芽階段,但競爭已經漸趨白熱化。
(Jason Palmer\經濟學人雜誌主編)
一台標準電腦可能含有數十億個位元,每個位元可以是1或0,彼此之間是完全獨立的。 「量子位元(Qubit)」的運作原理則不同,主要來自於量子力學的特性。
什麼是量子(Quantum)?這是自然界裡質量和能量等各種物理量中的最小單元,以某種粒子的狀態存在,具有概率、不確定、不可分割和不可克隆(no cloning)等性質。至於量子電腦(Quantum Computer)指的就是利用量子之間彼此糾結(entanglement)和疊加(superposition)等獨特物理現象從事並行運算,創造出超乎想像的龐大運算威力。量子電腦的出現,被認為帶動了量子力學二次革命,是近年來物理界最夯話題之一,也是全球科技領域最熱門的關鍵字,包括Amazon、Google、IBM、Microsoft、Intel等重量級科技公司,加上許多小型新創企業,都在探索量子電腦的各種可能性和延展性,都在研發和商業應用上,投入前所未有的龐大資源。
(Jason Palmer\經濟學人雜誌主編)
理論告訴我們,有了量子電腦,雖然不是全部,但某些問題,特別是一些棘手的問題,會變得更加容易解決。其中之一就是加密功能。例如線上保護個人信用卡詳細資訊的代碼加密,或者像Whatsapp或Signal等社交軟體中訊息的加密。人們對量子電腦真正開始感興趣,並著手製造量子電腦的原因,是他們意識到,也許可以用來破解原本很難被破解的加密技術,因為普通電腦無法做到。這種能夠破解其他國家加密網路的能力,引起了各國政府注意。如同人工智慧領域,中國表示有意在量子科學領域占得世界領先地位,並宣布計劃將在2020年啟動國家實驗室。美國也很積極,打算創建一個國家量子計劃。量子電腦提供的獎勵,亦即潛在的戰略或商業優勢是巨大的。想像一下,如果我們能夠根據每筆交易的數據,做到分分秒秒進行實時股價預測,或者可以簡單地計算出一種新型燃料,或者開發出一種能戰勝可怕疾病的藥物的公式,這些都是量子電腦可以提供的承諾。世界上目前已有量子電腦存在,但還很像1950年代的陽春電腦階段,體積龐大,要靠一堆博士來操作,而且功能很弱。
像打字機一樣的鍵盤是主控工具,透過敲打鍵盤輸出訊息和指令,為電腦提供數據。
全球科學界充分認知到量子電腦的重要性,對於量子電腦如何被妥善應用而非誤用,也顯得小心翼翼。量子電腦潛力無窮、商機無限,目前各國政府無不致力尋求爭取量子電腦制霸地位。在美中貿易戰如火如荼開打之際,彭博新聞就點出中國政府真正的興趣不在貿易戰,而是要在量子電腦的終極競賽中占得先機。兩國緊密較量。在美國,除了來自高科技公司充沛的動能,國防工業同樣在量子電腦上挹注天價資源,最積極的當屬全球最大武器製造商洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin Co.)。
(Kristen Pudenz\洛克希德馬丁公司資深量子應用工程師 v.s 記者)
我們正在研究最棘手的問題,這是傳統電腦難以解決的問題,意味著我們無法用現有的時間和資源來處理這些問題。(就是那些要花上好幾輩子來解決的問題。)沒錯。
洛克希德馬丁公司使用由加拿大D-Wave公司所開發的量子電腦,確保該公司生產的武器系統呈現零錯誤的完美狀態。愈先進的武器所需的軟體就愈複雜,例如台灣一直很想採購的F-35隱形戰機,整個內部系統得靠超過八百萬條線路碼來維持運作。
(Kristen Pudenz\洛克希德馬丁公司資深量子應用工程師)
軟體驗證是其中最困難的部分,因為這會消耗非常巨大的資源。對於所有實際在開發武器內建電腦系統的公司,不論是洛克希德馬丁公司或其他廠商,都很困難。(因為花費金額太高了。)花費難以計量。如果我們能將運算速度提高,那怕只是百分之一,這筆開銷都幾乎足以讓我們負擔整套量子電腦運算程式了。
另一方面,在中國,政府傾全力推進量子電腦的進程,絲毫不鬆懈。
(潘建偉\中國量子衛星計畫首席工程師)
在第一次科技革命浪潮中,中國只是追隨者。如今中國開始思考創建新領域,在未來科技中擔任領先者。這是整個中國發展量子科技的背景。
潘建偉,中國科技大學副校長,被稱為中國量子之父。他的團隊在安徽合肥市創建了世界上第一個規模化(四十六個節點)的安全量子通訊網路,為反制量子電腦駭入技術豎立了第一個里程碑。中國的企圖心還不只這樣。政府計畫在未來三年內投入一百億美元,用作量子電腦方方面面的應用開發。這個預算規模,是美國政府投入量子電腦研發的十三倍。量子電腦似乎為未來世界勾勒了一個美好的願景。然而英國經濟學人雜誌也提醒,距離量子電腦真正應用在日常生活的階段,目前看來還非常遙遠,對於量子電腦的全知全能,也許毋須過度想像。
(Jason Palmer\經濟學人雜誌主編)
當我們談論量子電腦時,人們傾向於想到一個可以執行任何程式、全知全能的機器,這就是所謂的普世通用的電腦。然而那仍然是遙不可及的前景。與此同時,會有更小的機器出現,具備著更特定的用途。量子電腦很難維護,必須在嚴格控制的低溫實驗室環境中操作,並非隨手可得。儘管量子電腦在解決某些問題上具有強大的功能,但一時半載不會取代現有的桌上型電腦或智慧型手機,因為我們不需要用量子電腦來編輯照片或發送電子郵件。實際上,可能會發生的情況是,有幾家公司擁有最好的電腦,讓我們在雲端中以某種分時方式使用它們,也可以發送出棘手的量子問題並得到答案。但是,我們現在能夠提出的問題種類,我們能夠得到的答案種類,都是無法想像的。這是為什麼政府、科技巨擘和一些活躍的新創公司會競相投入的原因。
含主持人陳文茜解說,請點閱【完整版】2020.10.03《文茜世界周報-亞洲版》
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四則運算計算機 在 PanSci 科學新聞網 Facebook 八卦
#科語錄 你知道現在電路的運算基礎是怎麼打下的嗎?
邏輯設計的運算採用布林代數,但是第一個將布林代數應用於電路上的,卻是被稱為「資訊理論之父」的夏農 (Claude Elwood Shannon)。
而他的碩論《繼電器與交換電路的符號分析》,更被後世譽為資訊時代的大憲章。
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從小就喜歡搞電子實驗的夏農,自密西根大學畢業時已取得數學與電機雙學位,接著便進入MIT電機研究所就讀,並在科學巨擘凡納爾・布希 (Vannevar Bush) 教授的實驗室當研究助理。
當時,夏農的主要工作是協助調整布希所設計的分析儀,需要掌握近百個控制電動馬達的繼電器。
繼電器的開關掌控著電流進出,串成迴路後,就能以特定的順序開開關關,讓微分分析儀解出各種微分方程式。
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第二年暑假,夏農到了正在開發「縱橫式自動交換機」的美國電話電報公司(AT&T)貝爾實驗室實習。
雖然和夏農過去操作的微分分析儀不同,但聰明的夏農卻能看出兩者在運作上的共通點。
兩個繼電器在一條電路上前後串聯,必須打開電流才能通過。若電路一分為二,各經一個繼電器再並聯,其中只要有一個是開的,電流就能繼續往前了。
領悟這其中奧妙的夏農,從這組實體電路聯想到了抽象的邏輯關係,更看出電子迴路與布林代數的關聯。
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在夏農眼中,繼電器的開、關兩種狀態,恰可用布林代數中的 1 與 0 兩種數字表示。
不只如此,他還將繼電器的串聯看作邏輯運算的「且」(AND),並聯則當成「或」(OR),就這樣一彈指,將所有的迴路都用布林代數來描述。畢竟如果可以簡單誰想要複雜對吧XD
回到學校,夏農以此做為碩論題目。沒多久,便在 1937 年完成碩士論文──《繼電器與交換電路的符號分析》(A Symbol Analysis of Relay and Switching Circuits)。
而論文更是開宗明義地宣告:「任何電路都可以用一組方程式表示,……。事實證明,其計算方式完全等同於符號邏輯所用的命題運算。」
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這篇碩論公開後立即引起巨大迴響,甚至被譽為「應該是本世紀最重要、最值得注意的碩士論文」;原本複雜的電路圖改用布林代數表示後,就能在機器實際建造前先計算出執行的結果,找出更精簡的方案,錯誤成本大幅降低。
科技產品也因為設計效率提升、製造成本下降,得以更迅速推陳出新,往後計算機、電腦的發展也受惠於他的創見。
很快地,打造現代電腦的各路好漢,也將在這條計算機路上一個個出現。
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本文改寫自泛科學文章《獨自搞定電腦與通訊的理論基礎,卻罕為人知的天才——夏農│《電腦簡史》數位時代(四)》
https://pansci.asia/archives/191130
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延伸閱讀:
夏農誕辰│科學史上的今天:4/30
https://pansci.asia/archives/140465
人工智慧憑什麼叫做人工智慧?AI的名稱政治學──《科學月刊》
https://pansci.asia/archives/139201
四則運算計算機 在 傅志遠 Peter Fu Facebook 八卦
關於孩子的計算能力,Peter Fu和史迪普一直很頭痛。
每次檢討彼得兔的數學作業或數學考試,看到一大堆粗心大意的計算錯誤、抄錯位置、單位寫錯、前面算對最後答案莫名其妙寫錯,我們都覺得很吐血。
一再要求他考試一定檢查再檢查,而且絕對不可以提早交卷,不過還是會因為粗心計算錯被扣分。Peter Fu小時候也常常因為粗心大意搞砸考試,甚至被老師痛揍(當年的老師沒在跟你客氣的~),可是我記得除了一再練習之外,好像也沒什麼特別好的方法。
經常算錯的結果,連帶孩子對數學有些抗拒,甚至沒有信心。我們要他多練習時,他的意願不高,甚至會有反效果。
假日早上,Peter Fu的論文告一段落,彼得兔的課外閱讀也結束了,因為下雨天冷,一家人被困在家裡。
「欸!我們來對決!」Peter Fu拿著兩張印好的數學題目。
「什麼東西?」彼得兔懶洋洋地看我。
「我們來比賽算數學!你相信我,我已經三十年沒有好好用直式做四則運算了,所以未必能比你厲害。題目不用多,十題就好,請馬麻幫我們計時,看誰正確率比較高!只要我們同分,就算你贏!」
「好啊!我們來比賽。」聽到要比賽和對決,彼得兔明顯出現興趣。
於是父子數學測驗就此開始。
習慣按計算機之後,突然回頭用直式算三位數乘法,稍不留意就會進位錯誤。我雖然很快就寫完了,但為了給孩子作榜樣,也有不能輸的壓力,所以反覆驗算。
「我已經驗算兩遍了!」雖然時間還沒到,我已經把考卷拿給史迪普。
這時候孩子明顯出現壓力。
「你再驗算一下,我們說不可以提前交卷的!」史迪普把考卷退給我。
「好的,我再反向驗算一次。」說著我提起筆再算一次。
「還有一分鐘,準備停筆!」史迪普看著時鐘告訴我們,比賽即將結束。
「完了!第三遍算的答案和前兩次不一樣!」Peter Fu突然發現問題,但時間有限之下開始慌張,更慘的是,第四遍又和第三遍不一樣~~
「時間到!停筆!」無情的史迪普把考卷直接收走,慌亂之下Peter Fu把答案改成第四次算的那個。
然後就錯了。
明星高中高材生與醫學院副教授,在三位數乘法上,輸給小學四年級。
四則運算計算機 在 Onityan Youtube 的評價
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四則運算計算機 在 [心得] iphone內建計算機內含先乘除後加減規則- 看板iOS 的八卦
用了五年的iphone,昨天才發現有這個隱藏功能,每次逛大賣場估算結帳金額
總會覺得內建計算器沒有M+,遇到四則運算會很不方便
沒想到本身就有內建四則運算規則
以下算式
30*5+60*2/3
內建計算器=190
windows小算盤(標準型)=140 比較典型的計算機模式,必須要靠M+才能完成四則運算
windows小算盤(工程型)=190
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