— В Год науки и технологий все-таки очень хочется понять, в каком направлении движется научная мысль. Кому, как не вам, человеку, который аккумулирует вокруг себя самые свежие идеи по развитию передовых, квантовых технологий в России, следует адресовать этот вопрос? У вас есть глобальная цель — путеводная звезда, к которой вы самоотверженно стремитесь?
— Я вижу процесс научного творчества несколько иначе. В идеальном случае мы сегодня должны видеть горизонт наших знаний и возможностей и пытаться уйти за этот горизонт, добраться до того, что мы пока не видим. Мне кажется, эта картина правильнее.
— Но ведь прогресс двигают великие идеи.
— Самое классное — это не конкретная цель, а, скажем, какое-то направление. Для Илона Маска, к примеру, это полет на Марс. Для нас — квантовые технологии. Но самая главная ультимативная идея на этом пути — это то, что ты пока не знаешь, но чувствуешь, что она где-то там существует. У нас есть любопытство, интерес к познанию нового. А результаты будут приходить сами по себе, я в этом уверен. Колумб хотел проложить путь в Индию, но по пути открыл Америку. Знал ли он заранее об этом предстоящем открытии, которое перекроет все остальные его подвиги? Нет, конечно.
Так и мы с помощью будущего квантового компьютера надеемся увидеть то, что пока не знаем, но по мере того, как мы будем двигаться, мы встретим множество интересных эффектов. Для меня этот компьютер — инструмент познания мира.
СПРАВКА "МК"
Квантовый компьютер — устройство для вычисления и обработки большого объема данных. Единицей информации в нем является не бит (способный принимать значение либо 0, либо 1), а кубит, имеющий значения одновременно и 0, и 1.
Это состояние кубита еще называется квантовой суперпозицией.
«Квантовый компьютер нам поможет»
— Тогда обрисуйте, что вы видите на своем пути до горизонта?
— Мы знаем, что квантовый компьютер в ближайшие годы поможет решать задачи по оптимизации нашей жизни. Это может быть логистика — от расписания электричек, движения автотранспорта без пробок до прокладки трубопроводов. Похожего рода задачи лежат в области поиска новых материалов с заданными физическими свойствами — к примеру, как создать формулу сверхпрочного и одновременно сверхлегкого композита.
В РКЦ мы на основе квантовых технологий создаем сверхчувствительные датчики магнитного поля для считывания нейронно-мозговой активности, детекторы фотонов для приборов, которые при помощи лазерного луча определяют расстояния до объектов.
В будущем квантовые технологии помогут решить, наконец, проблему сверхпроводимости при комнатной температуре. Теоретически физика нам это не запрещает, но мы пока не умеем, тормозим с расчетами и очень надеемся, что квантовый компьютер нам поможет.
— Отлично. Теперь я попрошу вас побыть футурологом и попробовать предсказать то, что ждет квантовые технологии в будущем, за тем самым горизонтом?
— Давайте вспомним, какие задачи ставились изначально перед нашими обычными компьютерами и что мы получили в итоге на сегодняшний день. К примеру, одной из первых задач для ученых был взлом кодов фашистской Германии. Математик Алан Тьюринг сделал это. Потом были задачи запустить ракету на Луну — компьютер нужен был, чтобы все посчитать. В те же 50–60 годы прошлого века высказывались мысли, что для решения всех проблем человечества хватит всего одной тысячи компьютеров...
Но потом-то оказалось, что все совершенно не так. Когда мы начали двигаться вперед, мы увидели, какие невообразимые дали и задачи открывают перед нами компьютерные технологии!
— Включая банальные компьютерные игры...
— Согласен, наряду с серьезными задачами часть нашей популяции погрузилась в компьютерные игры, майнинг биткоинов, пустую трату времени в соцсетях. Это же вообще невообразимо! Если бы кто-то спросил людей в 50-е годы прошлого века: как вы думаете, на что будут тратиться компьютерные мощности в будущем, они бы точно не сказали, что это будут игры или бессмысленные математические задачи по биткоину. Так же и мы для квантового компьютера пока видим короткий горизонт, но по аналогии с обычным надеемся увидеть дальше большие возможности.
Требуется психолог для искусственного интеллекта
— Одна из сверхзадач для специалистов в области высоких технологий — это создание искусственного интеллекта (ИИ), который можно было бы сопоставить с человеческим. По-вашему, такое вообще возможно?
— Хороший вопрос. Если мы с вами считаем, что в нас с вами нет ничего мистического, потустороннего, то есть мы просто живые существа и наш мозг — это сугубо материальный объект, то тогда все возможно. Надо только сделать ИИ по аналогии с нашим мозгом. Другой вопрос, на каком компьютере это сделать, какой мощностью он должен обладать?
То, что сейчас происходит в области классического искусственного разума, во многом уже похоже на биологические системы. По аналогии с тем, как мы постепенно обучаем наш мозг с рождения сначала простым вещам, потом — более сложным, мы так же постепенно шаг за шагом обучаем и ИИ. И самое интересное, что так же как мы не понимаем, по какой методике все складывается у нас в голове, на уровне клеток, так же мы уже не понимаем, как обучаются нейронные сети в «голове» компьютера.
— Как же так? Разработчики пишут для этого специальные программы и не понимают, как они работают?
— Фактически мы имеем «черный ящик», в него подаются разные сигналы, и на выходе получается результат. А как внутри искусственного интеллекта происходит обработка информации, мы уже не очень понимаем. Для того чтобы как-то описывать эти процессы, стали появляться целые научные направления, например — «Психология ИИ». То есть те старые алгоритмы, которыми мы пользовались раньше, уже не работают — нужны эмпирические правила, когда мы наблюдаем и анализируем поведение машины на большом количестве примеров. Как она реагирует на те или иные вопросы, что у нее получается лучше, что хуже.
— Опишите пример самого успешного на сегодняшний день результата, который был получен создателями искусственного разума.
— Обучением искусственного интеллекта занимаются сейчас многие научные группы. У кого-то лучше получается, у кого-то хуже. Самые крутые сегодня уже больше похожи на художников, чем на математиков: они не могут объяснить, как они настраивают сеть, но они хорошо это делают. Это уже происходит на кончиках пальцев...
Самые яркие успехи достигнуты этими людьми в области распознавания образов. ИИ сейчас делает это лучше, чем человек. Вы не поверите, но одной из самых сложных проблем было научить компьютер отличать собак от кошек. Для нас это вроде бы легко, а вот создать алгоритм, поместив в него различные параметры отличия этих видов животных друг от друга, для искусственного разума оказалось непростой задачей. У обоих четыре лапы, усы, хвост. Размер — тоже не показатель, есть собаки мельче кошек... В итоге компьютеру просто предложили обучающую выборку — до миллиона фотографий с собаками и кошками. Как именно он сам «уяснил» себе после этого, кто есть кто, — никто точно сказать не может, но теперь ИИ безошибочно идентифицирует и кошек, и собак, и даже может распознать по фотографии конкретного Шарика или Мурку.
Одной из самых востребованных задач для искусственного разума является распознавание речи или перевода с одного языка на другой. Меня, к примеру, поразило, что компания «Майкрософт» превзошла профессиональных переводчиков с английского на китайский. Большой прогресс в этом деле произошел всего за 2–3 последних года. Да, системы пока только переводят, а не воспроизводят смысл литературно, но ведь нам все равно все уже стало понятно!
— С нейробиологами российские разработчики искусственного интеллекта общаются? Все знают об идее изучить то, как все устроено в нашем мозге, и перенести эту «технологию» в компьютер.
— Создание систем, похожих на человеческий мозг, — сложная задача. Каждый из множества миллиардов нейронов нашего мозга имеет тысячи связей с другими нейронами. Попробуйте умножить, условно, сто миллиардов на несколько тысяч и обсчитать все возможные их изменения! Сейчас, конечно, в мире есть попытки смоделировать мозг, но пока речь идет о мозге простейших животных, и каких-то ярких результатов мы пока не знаем. Так что пока ИИ создается математическими методами машинного обучения.
— Что в идеале должен представлять собой искусственный интеллект?
— В идеале ученые должны создать искусственный мозг, который не будет понимать, что он искусственный. Но это пока очень сложная задача, которую сейчас пытаются решить программисты при помощи обычных компьютеров.
Квантовый компьютер — это стратегия безопасности
— Но на подходе — квантовые. На них вы наверняка возлагаете особые надежды?
— Есть гипотеза, что настоящий, сильный ИИ будет сделан именно на квантовом компьютере. Дело в том, что свойства квантового мира таковы, что его регистры, кубиты будут находиться в суперпозиции (то есть в состоянии 0 и 1 одновременно). Благодаря этому система будет не по очереди перебирать все возможные варианты, как это делает обычный компьютер, а позволит обрабатывать информацию суперпараллельно, одномоментно во всем множестве ее состояний. Это очень похоже на наше с вами восприятие мира, на ассоциативное мышление и т.д. В общем, такой ИИ на базе квантовой машины сможет обрабатывать сразу очень большое количество вариантов. Естественно, мы все ждем этого. Кстати, квантовые технологии уже входят в нашу жизнь — пока не создан полноценный компьютер, люди работают над гибридными системами, когда с помощью квантовых алгоритмов можно ускорять обучение классических нейронных сетей на обычных машинах.
— То есть в теории ученые уже понимают, как должен работать квантовый компьютер, не хватает только самого инструмента?
— Да, и его разработка — это как раз то, чем мы занимаемся в рамках дорожной карты.
— На каком сейчас этапе вы находитесь?
— Достоверно у нас создан прототип квантового компьютера с двумя кубитами. Сам по себе кубитный чип — это небольшая микросхема размером в сотни микрон. Чтобы квантовый компьютер работал, надо, чтобы его кубиты, которые созданы из сверхпроводящих полупроводников, были помещены в температурную среду 10 милликельвинов, очень близкую к абсолютному нулю (минимальному пределу температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной). Это необходимо, чтобы тепловые шумы не портили состояние квантовых токов. Поэтому наш прототип компьютера будущего все время находится в специальном двухметровом холодильнике цилиндрической формы, к которому подведены нужные приборы. Поскольку с двумя кубитами ничего полезного подсчитать не получается, мы стремимся увеличить их количество. Ближайшая цель, которую мы поставили себе в рамках программы развития квантовых вычислений, — создать 100-кубитный чип к 2024 году. Для сравнения, в чипе обычного компьютера сегодня работает более 10 миллиардов транзисторов. Однако даже 100 квантовых регистров могут решить задачу непосильную для классического суперкомпьютера.
— Где находится сейчас прототип квантового компьютера?
— Сверхпроводниковые квантовые компьютеры сейчас испытывают в лабораториях в МИСиСе и на физтехе.
— В чем заключается техническая проблема создания квантового компьютера с большим количеством кубитов?
— Все бьются над тем, чтобы создать для этих кубитов подходящие условия, чтобы было мало шумов и они хорошо взаимодействовали друг с другом.
— От кого это зависит?
— От тех, кто создает топологию (среду), правильные материалы, а потом правильно изготавливает сами чипы на фабрике.
— Кто сейчас в мире номер один по созданию таких систем?
— По сверхпроводящим кубитным чипам впереди всех сегодня Google, IBM и китайские коллеги, они уже создали чип, на котором располагается от 50 до 100 кубит. Но в нашей дорожной карте есть и другие пути создания квантового компьютера.
— Они подчиняются другим принципам?
— Да, кроме сверхпроводников есть холодные атомы, которые с помощью лазерных лучей загоняются в специальную решетку из света в вакуумной камере (1 атом — это 1 кубитов). Мы ловим несколько десятков атомов и заставляем их между собой взаимодействовать. Похожая технология предложена для ионов, только для нее вместо лазерной ловушки делается ловушка из электрических полей. Четвертый способ — схема, где несколько десятков фотонов решают задачи, интерферируя друг с другом. Это основные подходы в России и в мире. Однако у нас есть и перспективные проекты: кубиты на квазичастицах поляритонах, магнонах или примесях в кремнии. Эти новые подходы мы должны будем опробовать к 25-му году. Пока мы не знаем, сработают ли они. Но если получится, тогда мы, может быть, догоним или даже обгоним лидеров.
— Стоит ли тратить средства на развитие квантовых технологий, когда можно наращивать объемы вычислений на тех же суперкомпьютерах?
— А представьте, что они вдруг пропали... У нас сейчас нет своих компьютеров. Что мы будем делать, если не сегодня-завтра их просто перестанут выпускать или прекратят поставки в нашу страну? Мы вернемся в век пара и электричества. Электронный мир будет для нас закрыт. И как мы сможем тогда конкурировать на мировом рынке, когда весь мир будет работать на квантовых компьютерах? Это стратегическая история. Уже сейчас IBM и Google не продают свои современные прототипы.
Вот поэтому такие вещи надо иметь у себя обязательно. А приложений может быть очень много. Когда в наших руках будет мощный квантовый компьютер, мы сможем очень быстро создавать молекулу от любого вируса, находить решение любой поставленной задачи из миллиардов возможных комбинаций!
Как изменится жизнь после 2050 года
— Заглянем в будущее. Предположим, у нас уже вовсю применяются квантовые технологии. Как изменится наша жизнь на фоне этого?
— Если все будет бурно развиваться, к 2050 году, наше сознание и компьютер, возможно, станут одним целым.
— Секундочку, как это возможно?
— Если взять наш мозг и полностью воспроизвести его в цифровом пространстве, получится наш цифровой двойник. Конечно, это сложная задача, но все к тому идет.
— Наконец-то мы сможем бывать в разных местах одновременно! А то иногда разрываешься между делами на работе, семьей, развлечениями и в шутку мечтаешь о клоне.
— Конечно, лет через 30 мы этого вряд ли достигнем, но что можно сказать наверняка, так это то, что мы будем сильно интегрированы с компьютером. Во-первых, сможем внедрять в свой организм много различных новых сенсоров и напрямую взаимодействовать с компьютером. Нам не нужны будут мышки, клавиатуры — все будет происходить посредством силы мысли.
— Я так понимаю, внешние устройства будут оповещать чипы в мозге?
— Да, причем Илон Маск, который вживил недавно нейрочип обезьяне, — далеко не пионер в этом направлении. Подобные чипы давно вживляют в мозг больных людей, лишенных возможности двигаться или говорить. Правда, зачастую провода от таких чипов выходят наружу, что не очень удобно. В будущем считывание информации будет происходить при помощи магнитных полей, неинвазивными способами. Итак, для включения компьютера надо будет только подумать об этом, и все произойдет как будто само собой.
— Как изменятся наши мобильные телефоны при этом?
— А их вовсе не будет, зачем они нам? Если чипы будут в наших головах, мы сможем «звонить» другу напрямую, также силой мысли.
— Представить страшно, что произойдет, если в один прекрасный день вся эта система рухнет?
— Это хороший вопрос. Все, что создано человеком, человеком может быть и разрушено. Обычный взлом системы уже поставит пользователя в сложнейшее положение. Ведь чем больше мы внедряем в нашу жизнь различных киберустройств, тем больше рисков. К примеру, уже показано много случаев, как недоброжелатели могут взламывать вживленный искусственный стимулятор сердечного ритма. Его можно остановить или запустить так сильно, что сердце человека не выдержит. Чем больше будет датчиков, тем легче будет их взламывать и управлять поведением их носителя. Представьте себе датчик, который по медицинским показаниям будет регулировать выделение гормонов. Если передать ему команду на ускоренную выработку или, наоборот, прекращение выработки тех или иных веществ, человека извне можно заставить испытывать состояние бешеной эйфории или необоснованного страха.
— На этой основе кинематографисты смогут заставлять зрителей рыдать или смеяться над фильмами?
— Вполне возможно. Но если задуматься, нами давно уже управляют! Смотрим ли мы телевизор с огромными блоками реклам, читаем ли переписку в соцсети или обычную газету...
— Это воздействие на психологическом уровне, а в будущем, получается, на нас будут оказывать физическое воздействие?
— Какая разница?! Что такое управление? Кто-то диктует свои правила, и тот, кому диктуют, их выполняет. Но высший пилотаж — когда человеку диктуют волю, а ему кажется, что он абсолютно самостоятельно принимает то или иное решение. Такому внешнему управлению уже тысячи лет! Любая политическая или религиозная идеология — это управление. Один из современных способов управления — соцсеть — на первый взгляд слабее идей капитализма или марксизма-ленинизма, но она действует более персонализированно. Когда ты в ФБ видишь свою ленту, она уже сегодня представляет тебе индивидуально рекламу. Технологии и дальше будут двигаться в этом направлении. По мере развития искусственного интеллекта «управляющие органы» научатся все более точно учитывать психотип человека и успешнее управлять его поведением: чтобы купил много, возможно, не совсем нужного ему товара...
— Психологи утверждают, что реклама уже сейчас управляет нами на уровне инстинктов, получается, в будущем мы вообще не будем себе принадлежать? Можно ли человеку избавиться от этого?
— Мне кажется, что единственный способ от этого избавиться — осознанно относиться к своей жизни, развивать критическое мышление. Важно понимать, в каком социальном, культурном, политическом контексте ты находишься, и по мере понимания принимать разумные решения. Тогда влияние на твою жизнь извне будет меньше, ты будешь жить своей жизнью, а не той, которую тебе диктует общество потребления. К примеру: вышел 13-й айфон, и все побежали его покупать, потому что кто-то сказал, что это очень круто.
«Дистанционка уменьшает социальные связи»
— Мощное воздействие рекламы, убивающей критическое мышление, говорит о том, что из нас хотят сделать общество тупых потребителей, которыми легче управлять. Или вы не согласны?
— Я думаю, что заговора нет. Речь идет просто о стремлении торговых концернов эффективней продать свой товар.
— Как вы относитесь к системе дистанционного образования?
— С одной стороны, если мы имеем качественное преподавание, дистанционный формат позволяет более индивидуально подходить к каждому ученику. Однако минус этой системы в том, что у детей уменьшается доля социальных связей. Пока человеческие контакты никто заменить не может, и дети должны общаться между собой.
— Как вы оцениваете современный уровень школьной подачи материала?
— Мне сложно судить про средний уровень. Но по поводу государственных физматшкол, в которых учились мои дети, могу сказать, что их уровень очень высокий.
— Надо ли, по-вашему, ограждать детей от чрезмерного увлечения гаджетами?
— Мое мнение таково: ты можешь проводить много времени в компьютере, если ты делаешь на нем что-то полезное. А если ты просто теряешь время там, это, конечно, плохо, и это надо ограничивать. Я знаю, что и за границей, и у нас, если родители ответственно подходят к воспитанию своих детей, такие ограничения есть. Ну а сколько по времени ваш ребенок может развлекаться в виртуальном пространстве, решать вам.
— Многие отдают предпочтение виртуальным развлечениям в ущерб живому общению со сверстниками...
— Да, культурные привычки меняются. И с этим ничего не поделаешь. К чему это приведет, мы сможем увидеть, когда нынешние дети подрастут.
Человек — это будет звучать гордо?
— Вернемся к искусственному интеллекту. Если мы полностью подчиним себя машинам, не потеряем ли мы в итоге человеческую составляющую?
— Давайте вернемся к заре эволюционного развития. Когда обезьяна стала человеком, она многое потеряла? Да, свою идентичность она потеряла точно, но мы об этом, кажется, не очень переживаем, а только радуемся, говорим: «Человек — это звучит гордо!» Теперь мы можем подойти к тому, что человек может измениться так, что человек XIX века сказал бы на него: «Это вообще не человек!» А человек образца XXI века ответит: «Ну и что?!» Наше тело точно будет другим. У нас уже сегодня есть сенсоры и механические руки, а через десятилетия биотехнологии шагнут вперед настолько, что мы сможем менять ДНК взрослого человека. Технология CRISPR-Cas9 это допускает. Выращивание третьего глаза или изменения цвета радужной оболочки — все это будет вполне возможным, не говоря уже об увеличении роста, быстром наращивании мышечной массы. Что касается сознания, может оно и шагнет на какой-то иной уровень, но исчезнуть не исчезнет.
— Куда же оно может шагнуть?
— Технологии, влияющие на наши тела, приведут и к большим культурным последствиям. Взять хотя бы перенос личности в компьютер. Это ведь будет означать отмену смерти. А смерть — это культурная база, один из столпов, на котором держится весь мир. По Фрейду, нами движут Эрос и Танатос. Если убрать хотя бы один из них, то в жизни произойдут тектонические сдвиги.
— Это все имеет силу, если согласиться, что в нас нет божественной искры. А если она все-таки есть?
— Тогда мы вступаем в область еще более неизвестного: перенесется ли душа человека в компьютер или нет, можно ли будет удвоить ее или нет? Если нельзя, то в какую из наших цифровых копий она переселится после нашей смерти? И так далее. Предлагаю пока остановиться на рассуждениях в материальной области.