Google-CEO Sundar Pichai over het bereiken van kwantumsuprematie

Foto van Sundar Pichai die naast een kwantumcomputer bij Google staat Google voor MIT Technology Review

In een papier vandaag in de natuur , en een bedrijfsblogpost , beweren Google-onderzoekers voor het eerst quantum suprematie te hebben bereikt. Hun 53-bits kwantumcomputer, Sycamore genaamd, had 200 seconden nodig om een ​​berekening uit te voeren die volgens Google 10.000 jaar zou hebben geduurd voor 's werelds snelste supercomputer. (Een concept van de krant is vorige maand online gelekt.)

De berekening heeft bijna geen praktisch nut - het spuugt een reeks willekeurige getallen uit. Het is gekozen om te laten zien dat Sycamore inderdaad kan werken zoals een kwantumcomputer zou moeten. Nuttige kwantummachines zijn nog vele jaren verwijderd, de technische hindernissen zijn enorm, en zelfs dan zullen ze waarschijnlijk alleen klassieke computers verslaan bij bepaalde taken. (Zie Dit is wat quantum suprematie wel en niet betekent voor computers.)

Maar toch, het is een belangrijke mijlpaal, een mijlpaal die Sundar Pichai, de CEO van Google, vergelijkt met de eerste vlucht van 12 seconden van de gebroeders Wright. Ik sprak met hem om te begrijpen waarom Google al 13 jaar bezig is met een project dat nog een decennium of langer kan duren voordat het zijn vruchten afwerpt.

Het interview is voor de duidelijkheid ingekort en bewerkt. (Ook werd het opgenomen voordat IBM een paper publiceerde waarin de claim van Google over kwantumsuprematie werd betwist.)

MITTR: Je hebt een kwantumcomputer om een ​​zeer beperkte, specifieke taak uit te voeren. Wat is er nodig om tot een bredere demonstratie van kwantumsuprematie te komen?

Sundar Pichai: Je zou een fouttolerante kwantumcomputer met meer qubits moeten bouwen, zodat je hem beter kunt generaliseren, voor langere tijd kunt uitvoeren en dus complexere algoritmen kunt uitvoeren. Maar weet je, als je op welk gebied dan ook een doorbraak hebt, begin je ergens. Om een ​​analogie te gebruiken: de gebroeders Wright. Het eerste vliegtuig vloog slechts 12 seconden, en daar is dus geen praktische toepassing van. Maar het toonde de mogelijkheid aan dat een vliegtuig kon vliegen.

Een aantal bedrijven heeft kwantumcomputers. IBM heeft er bijvoorbeeld een aantal online die mensen in de cloud kunnen gebruiken. Waarom kunnen hun machines niet doen wat Google heeft gedaan?

Het belangrijkste waar ik iets over wil zeggen, is waarom Google, het team, het heeft kunnen doen. Er is veel systeemtechniek voor nodig: het vermogen om op alle lagen van de stapel te werken. Dit is net zo ingewikkeld als het wordt vanuit een systeemtechnisch perspectief. Je begint letterlijk met een wafer, en er is een team dat letterlijk de poorten etst, de poorten maakt en vervolgens de lagen van de stapel [opwerkt] helemaal om AI te kunnen gebruiken om het beste resultaat te simuleren en te begrijpen.

De laatste zin van het artikel zegt dat we slechts één creatief algoritme verwijderd zijn van waardevolle toepassingen op korte termijn. Enig idee wat dat zou kunnen zijn?

De echte opwinding over kwantum is dat het universum fundamenteel op een kwantummanier werkt, zodat je de natuur beter kunt begrijpen. Het is nog vroeg, maar waar de kwantummechanica schittert, is het vermogen om moleculen en moleculaire processen te simuleren, en ik denk dat dat het sterkst zal zijn. De ontdekking van medicijnen is een goed voorbeeld. Of meststoffen: het Haber-proces produceert 2% van de koolstof [emissies] in de wereld [ zie opmerking 1 ]. In de natuur wordt hetzelfde proces efficiënter uitgevoerd.

Opmerking 1: Het Haber-proces

• De Haber-Bosch-proces , dat ammoniak maakt voor kunstmest door stikstof uit de lucht te combineren met waterstof uit aardgas en stoom, produceert naar schatting 1,44% van de wereldwijde uitstoot van kooldioxide en iets meer dan 1% van de totale uitstoot van broeikasgassen.

Dus hoe ver denk je dat een toepassing als het verbeteren van het Haber-proces zou kunnen zijn?

Ik zou denken over een decennium. We zijn nog een paar jaar verwijderd van het opschalen en het bouwen van kwantumcomputers die goed genoeg zullen werken. Andere mogelijke toepassingen [kunnen zijn] het ontwerpen van betere batterijen. Hoe dan ook, je hebt te maken met chemie. Dat beter proberen te begrijpen, is waar ik mijn geld op zou zetten.

Zelfs mensen die om hen geven, zeggen dat kwantumcomputers als kernfusie kunnen zijn: de komende 50 jaar om de hoek. Het lijkt bijna een esoterisch onderzoeksproject. Waarom is de CEO van Google hier zo enthousiast over?

Google zou hier vandaag niet zijn zonder de evolutie die we in de loop der jaren hebben gezien in de informatica. De wet van Moore heeft ons in staat gesteld om onze rekencapaciteit op te schalen om miljarden gebruikers voor veel producten op schaal te bedienen. Dus in wezen zien we onszelf als een diepgaand computerwetenschappelijk bedrijf. De wet van Moore is, afhankelijk van hoe je erover denkt, aan het einde van zijn cyclus. Quantum computing is een van de vele componenten waarmee we vooruitgang zullen blijven boeken op het gebied van computing.

De andere reden waarom we enthousiast zijn, is: neem een ​​​​eenvoudig molecuul. Cafeïne heeft 243 toestanden of iets dergelijks [ eigenlijk 1048 - zie opmerking 2 ]. We weten dat we de basisstructuur van moleculen tegenwoordig niet eens kunnen begrijpen met klassieke computers. Dus als ik kijk naar klimaatverandering, als ik naar medicijnen kijk, is dit de reden waarom ik er zeker van ben dat kwantumcomputers op een dag daar vooruitgang zullen boeken.

Opmerking 2: Cafeïne

• Cafeïne, met 24 atomen, kan bestaan ​​in 10⁴⁸verschillende kwantumtoestanden, d.w.z. configuraties van die atomen. Dat betekent dat voor een klassieke computer om cafeïne perfect weer te geven, er 10 . nodig is⁴⁸bits - dicht bij het aantal atomen in de hele aarde (10⁴⁹of 10^vijftig). Een geheugenchip van 1 gigabyte heeft ongeveer 10¹⁰stukjes.

  
  
  

NAAR profiel van jou in Fast Company beschreef je als een gevoel van voorgevoel toen je in 2012 een AI zag leren om kattenfoto's helemaal zelf te identificeren. [Dit ding zou opschalen en misschien onthullen hoe het universum werkt, zegt Pichai. Dit zal het belangrijkste zijn waar we als mensheid aan werken.] Voelt quantum computing zo belangrijk?

Absoluut. In het lab kunnen zijn en de qubit fysiek kunnen manipuleren en het in een superpositie-staat kunnen brengen, was een even ingrijpend moment voor mij omdat, tot mijn eerdere punt, het is hoe de natuur werkt. Het opent een heel nieuw scala aan mogelijkheden die tot vandaag niet bestonden.

Het kan heel lang duren om bij kwantumsystemen te komen die iets serieus kunnen doen. Hoe ga je om met geduld bij een bedrijf dat gewend is heel snel vooruit te gaan?

Weet je, ik bracht tijd door met Hartmut [Neven], die samen met John Martinis, de belangrijkste hardwarewetenschapper, het kwantumteam leidt. En ik zei dat ik stopte met mijn doctoraat in materiaalkunde, en mensen om me heen werkten aan supergeleiders voor hoge temperaturen. Dit was 26 jaar geleden, en ik zat in het lab en ik dacht, wauw, dit zal veel geduld vergen om door te gaan. En ik had het gevoel dat ik niet zo'n geduld had. Ik heb diep respect voor de mensen in het team die lang op deze reis zijn gebleven. Maar vrijwel alle fundamentele doorbraken werken op die manier, en je hebt zo'n langetermijnvisie nodig om het te bouwen.

De reden dat ik enthousiast ben over een mijlpaal als deze, is dat, hoewel dingen lang duren, het deze mijlpalen zijn die de vooruitgang in het veld stimuleren. Toen Deep Blue Garry Kasparov versloeg, was het 1997. Fast-forward naar toen AlphaGo [Lee Sedol in 2016] versloeg - je kunt ernaar kijken en zeggen: Wow, dat is veel tijd. Maar elke mijlpaal beloont de mensen die eraan werken en trekt een hele nieuwe generatie naar het veld. Zo boekt de mensheid vooruitgang.

En naar mijn eerdere punt op het gebied van systeemtechniek: we duwen op vele lagen van de stapel. We stimuleren dus vooruitgang die op veel, veel verschillende manieren zal worden gebruikt. Door bijvoorbeeld onze eigen datacenters te bouwen, konden we zoiets als TPU's [tensorverwerkingseenheden, gespecialiseerde chips voor Google's deep-learning framework, TensorFlow] bouwen, waardoor onze algoritmen sneller werken. Het is dus een vicieuze cirkel. Een van de geweldige dingen van het werken aan moonshots is dat zelfs je mislukkingen iets waard zijn, en zelfs tussentijdse mijlpalen hebben andere toepassingen. Dus ja, je hebt gelijk, we moeten geduld hebben. Maar er is veel echte voldoening langs de weg.

Hoeveel investeert u momenteel in quantum computing?

Het is een relatief klein team. Maar het bouwt voort op alle investeringen die we gedurende vele jaren hebben gedaan in verschillende lagen van Google. Het is gebouwd op het jarenlange onderzoek van het bedrijf en het toegepaste werk dat we er bovenop hebben gedaan.

Kun je iets vertellen over het verschil in aanpak tussen Google en IBM? Om te beginnen heeft IBM een aantal kwantummachines die het in de cloud zet zodat mensen het kunnen programmeren, terwijl jij het doet als een intern onderzoeksproject [ zie opmerking 3 ].

Opmerking 3: IBM over quantum suprematie

• Op 21 oktober publiceerden IBM-onderzoekers een paper waarin ze de bewering van Google dat ze de kwantumsuprematie hadden bereikt, betwistten. Ze voerden aan dat het met een aangepaste vorm van Google's techniek mogelijk zou moeten zijn om de berekening van Sycamore op een klassiek systeem in slechts twee en een halve dag te simuleren in plaats van 10.000 jaar. Een Google-woordvoerder zegt: 'We verwelkomen voorstellen om simulatietechnieken vooruit te helpen, hoewel het cruciaal is om ze te testen op een echte supercomputer, zoals we hebben gedaan.' Hij merkte ook op dat, aangezien de complexiteit van kwantumcomputers exponentieel toeneemt, het toevoegen van slechts een paar qubits de taak definitief buiten de grenzen van een klassieke machine zou zetten.

Het is geweldig dat IBM het als een cloudfaciliteit aanbiedt en andere ontwikkelaars aantrekt. Ik denk dat we ons als team hebben geconcentreerd om ervoor te zorgen dat we onszelf en de gemeenschap bewijzen dat je deze belangrijke mijlpaal van kwantumsuprematie kunt overschrijden.

IBM zegt ook dat de term quantum suprematie misleidend is, omdat het impliceert dat quantumcomputers uiteindelijk alles beter zullen doen dan klassieke computers, terwijl ze in feite waarschijnlijk altijd zullen moeten samenwerken aan verschillende stukjes van een probleem. Ze beschuldigen je ervan dit te overhypen.

Mijn antwoord daarop zou zijn: het is een technische term van kunst. Mensen in de gemeenschap begrijpen precies wat de mijlpaal betekent.

Maar de stelling is dat het publiek het misschien ziet als een teken dat kwantumcomputers nu klassieke computers hebben overwonnen.

Ik bedoel, het is niet anders dan wanneer we allemaal AI vieren. Er zijn mensen die het verwarren met algemene kunstmatige intelligentie. Daarom vind ik het belangrijk dat we publiceren. Het is belangrijk dat mensen die deze dingen uitleggen, het publiek helpen begrijpen waar we zijn, hoe vroeg het is en hoe je klassieke computers altijd gaat toepassen op de meeste problemen die je in de wereld nodig hebt. Dat zal in de toekomst nog wel het geval zijn.

AI genereert op heel veel niveaus business voor Google. Het zit in services zoals Vertalen en Zoeken. Je levert AI-tools aan mensen via je cloud. Je levert een AI-framework, TensorFlow, waarmee mensen hun eigen tools kunnen bouwen. En je levert gespecialiseerde chips [de hierboven genoemde TPU's] die mensen vervolgens kunnen gebruiken om hun tools op te gebruiken. Denk je dat quantum computing uiteindelijk zo alomtegenwoordig is voor Google?

Ik absoluut. En als je een stap terug doet, hebben we in AI geïnvesteerd en AI ontwikkeld voordat we wisten dat het voor ons zou werken in alle lagen van de stack.

Kortom, voor alle praktische toepassingen waar u het over had: we gebruiken AI-technologie niet alleen voor onszelf; we leveren het aan klanten over de hele wereld. We vinden het belangrijk om AI-toegang te democratiseren. Hetzelfde zou ook gelden voor kwantumcomputers.

Wat denk je dat kwantumcomputing kan betekenen voor AI zelf? Zou het ons kunnen helpen de barrière voor kunstmatige algemene intelligentie te ontsluiten, bijvoorbeeld als je kwantumcomputing en AI combineert?

Ik denk dat het een zeer krachtig symbiotisch ding zal zijn. Beide velden bevinden zich in de beginfase. Er is opwindend werk in AI in termen van het bouwen van grotere modellen, meer generaliseerbare modellen en wat voor soort computerbronnen je nodig hebt om daar te komen. Ik denk dat AI kwantumcomputing kan versnellen en kwantumcomputing AI kan versnellen. En collectief denk ik dat dit is wat we nodig hebben om, langs de lijn, enkele van de meest hardnekkige problemen op te lossen waarmee we worden geconfronteerd, zoals klimaatverandering.

U noemde het democratiseren van de technologie. Google is een aantal ethische controverses tegengekomen over AI: wie toegang moet hebben tot deze tools en hoe ze moeten worden gebruikt. Wat heb je geleerd van het aanpakken van die problemen, en hoe informeert het je denken over kwantumtechnologie, die veel eerder in zijn ontwikkeling is?

Publiceren en in contact treden met de academische gemeenschap in deze stadia is erg belangrijk. We werken hard om mee te doen. We hebben onze . gepubliceerd uitgebreide AI-principes . Als je een gebied als AI-bias neemt, denk ik dat we de afgelopen jaren meer dan 75 onderzoekspapers hebben gepubliceerd. Dus, onze ethiek codificeren en proactief betrokken zijn.

Ik denk dat er gebieden zijn waar regulering zinvol kan zijn. We willen constructief meewerken en meehelpen aan de juiste regelgeving. En tot slot is er een proces van extern betrekken en feedback krijgen. Dit zijn allemaal technologieën die impact zullen hebben op de samenleving. Er is geen enkel bedrijf dat erachter kan komen wat het juiste is. Er is geen wondermiddel, maar dit is vroeg genoeg dat we de komende 10 jaar hieraan moeten gaan werken en samenwerken.

Is er geen tegenstrijdigheid tussen aan de ene kant zeggen dat je AI niet voor bepaalde doeleinden zult ontwikkelen [volgens de AI-principes] en aan de andere kant het creëren van een platform dat mensen in staat stelt om AI voor wat dan ook te gebruiken? doel dat ze willen?

AI-veiligheid is een van onze belangrijkste ethische principes. Je wilt systemen bouwen en testen voor veiligheid. Dat is inherent aan onze ontwikkeling. Als je je zorgen maakt over kwantumsystemen die cryptografie in de loop van de tijd breken, wil je betere kwantumversleutelingstechnologieën ontwikkelen. Toen we de zoekfunctie bouwden, moesten we spam oplossen.

Er staat duidelijk meer op het spel bij deze technologieën, maar een deel ervan is de technische benadering die je kiest, en een deel ervan, in de loop van de tijd, is mondiaal bestuur en ethische overeenkomsten. Je zou moeten komen tot globale kaders die leiden tot resultaten die we willen. We zijn vastbesloten om te doen wat we kunnen om [de technologie] te helpen ontwikkelen, niet alleen op verantwoorde wijze, maar ook om deze te gebruiken om veiligheid, democratie, enz. te waarborgen. En dat zouden we samen met de instellingen doen.

Is er een andere technologie waar je nu ook erg enthousiast over bent?

Voor mij, als persoon, hebben radicaal betere manieren om schone hernieuwbare energie op te wekken veel potentie. Maar ik ben in grote lijnen enthousiast over de combinaties van dit alles en hoe we het praktisch toepassen. In de gezondheidszorg denk ik dat we de komende tien jaar aan de vooravond staan ​​van doorbraken die ingrijpend zullen zijn. Maar ik zou ook zeggen AI zelf - de volgende generatie AI-doorbraken, nieuwe algoritmen, beter generaliseerbare modellen, transfer learning, enz., zijn allemaal even opwindend voor mij.

zich verstoppen