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miércoles, 19 de agosto de 2009

Aclaraciones sobre la Memoria Cuántica

Esta entrada la quiero aprovechar a modo de "comment" sobre la entrada anterior "La memoria cuántica debe imitar al cerebro" la cual he publicado pues exponía de forma original y sencilla este tema, aunque como siempre existe información deformada.

En primer lugar, los qubits no pueden tener sólo dos estados sino hasta ocho. Es decir, pueden existir en 8 estados al mismo tiempo, por lo tanto puede estar tanto encima de la silla, debajo, detrás, delante, de un lado, del otro, dentro o no estar. Todo ello en un mismo momento.

En segundo lugar, creo que manufacturar una computadora cuántica no va a ser el mayor de los problemas. El gran problema va a ser programarla. Estamos hablando de romper con las bases de las arquitecturas de programación actuales por completo, empezando por el hecho de que los bits dejarán de existir. Los programas actuales siguen unas pautas lineales y los datos están localizados por direcciones de memoria. Los procesadores cuánticos y la memoria cuántica requeriran que estos programas funcionen de forma "caótica". Empleo el término caótico porque no existe un orden en este tipo de procesos, es su gran ventaja pero también su gran inconveniente.

En tercer lugar, dudo mucho que algunos científicos afirmen que el cerebro es una computadora cuántica, presiento que simplemente han destacado la similitud en su funcionamiento pero el cerebro es una computadora bio-electrónica y no se asemeja en nada a una computadora cuántica. Una hipótesis del funcionamiento del cerebro es que almacena información y crea circuitos de proceso según la estructuración de axones y dendritas.

En realidad el funcionamiento del cerebro humano no tiene límites pues se trata de un diseño de adaptabilidad absoluta. Según las necesidades de proceso que requiera éste adaptará su estructura para mejorar su rendimiento. Es lo que comunmente llamamos aprendizaje (que no estudio), por el cual, a base de la repetición de una tarea (creamos una necesidad de proceso) se alcanza un rendimiento óptimo.

En términos informáticos sería como tener un 486 a 100Mhz que con el tiempo y debido a las necesidades de proceso que le hemos demandado a lo largo de los años se hubiese convertido en un procesador de 64 bits de doble núcleo a 3Ghz adquiriendo a su vez todos los nuevos conjuntos de instrucciones. En términos reales sólo tenemos que ver a Kasparov.

Además de esta habilidad de adaptación, el funcionamiento del cerebro se asemeja a una computadora cuántica en la forma en que busca los datos. En la informática tradicional los datos tienen que estar en un lugar físico determinado por una dirección de memoria y se localiza mediante esta dirección, sin embargo en la memoria cuántica y en el cerebro los datos no tienen una dirección de memoria, cada vez que se requiere acceder a la información hay que buscar en todo el cerebro patrones que coincidan con lo que se está buscando. Esta búsqueda empleando métodos informáticos clásicos sería ineficiente, sin embargo, empleando un procesador cuántico sería casi inmediato.

Los procesadores cuánticos tendrán una potencia de proceso mucho mayor que la del cerebro y que la de cualquier procesador que conozcamos, sin embargo no podrán parecerse al cerebro humano hasta que obtengan su capacidad de adaptación, en ese momento podremos hablar de verdadera inteligencia artificial y será momento de preocuparnos, puesto que esta unión de potencia y adaptabilidad superará con creces cualquier cosa que nos podamos imaginar.

Finalmente, tengo que admitir que no tenía intención de escribir lo que he escrito, ha sido producto de una progresión lógica de mi pensamiento mientras escribía.

martes, 18 de agosto de 2009

La memoria cuántica debe imitar al cerebro

Os dejo aquí un artículo que acabo de leer muy interesante. Creo que las próximas entradas tendrán relación con este tema. Os aconsejo que lo leáis.

"El futuro de las computadoras reside en la física cuántica. Esta impresionante rama científica promete, además de ordenadores rápidos, una supercomputadora capaz de extraer información de la misma forma como lo hace el cerebro. Para ello, investigadores por todo el mundo han unido sus conocimientos para teorizar sobre uno de los desarrollos tecnológicos más esperados en el siglo XXI, la información transportada en rayos de luz y partículas subatómicas denominadas hasta ahora "qubits" o unidades cuánticas de códigos binarios.


Unidades cuánticas

Los qubits están compuestos por las partículas subatómicas que componen los átomos. El mejor y más veloz ejemplo es el fotón. Los fotones, al igual que las demás partículas subatómicas, poseen una particular dualidad ya que tanto pueden ser partículas como ondas, es decir, que existen en dos estados a la misma vez. Esta asombrante capacidad se puede visualizar si imaginas objetos del mundo macro y comparas las diferencias.

En el diario vivir, un vaso, por ejemplo, puede estar encima del escritorio o encima de la silla, no en ambos lugares a la vez. Sin embargo, en el mundo cuántico las partículas pueden existir en ambos estados, es decir, tanto encima del escritorio como encima dela silla. Es decir, se encuentran en un estado de superposición.


La superposición

Ahora bien, el físico estudiando estos estados no puede ver u observar esta asombrosa superposición. El investigador sólo conocerá el estado "real" del fotón cuando tome las medidas necesarias. Sólo entonces, la subpartícula "decidirá", por así decirlo, cual estado le favorece y entonces el investigador sabrá si la partícula está en la silla o en el escritorio. Si la opción es la silla, entonces el fotón del escritorio se esfumará. El científico sólo sabrá de la opción que observó al medir los dos estados pero, hasta la fecha, es imposible observar todos los estados cuánticos.

En el mundo del ordenador esta propiedad es una gran ventaja. Si los qubits son capaces de estar en varios estados a un mismo tiempo, entonces pueden buscar información en diferentes lugares de forma simultánea. Si continuamos con el ejemplo anterior, este fotón sería capaz entonces, de buscar la información requerida tanto sobre el escritorio como sobre la silla.


Coherencia cuántica

Pero existe un grave problema y tiene que ver con la manipulación atómica alcanzada por la tecnología moderna. Para manufacturar una computadora cuántica se necesitan miles de millones de qubits unidos en otra propiedad importante llamada "coherencia cuántica". Eso quiere decir, simplemente, que se necesita una cadena de subpartículas, todas unidas en lo que se llama un enredo cuántico. En esta cadena subatómica, todas las partículas muestran una interdependencia entre sí.

Es decir, que cuando la primera partícula de la cadena tome una decisión y seleccione uno de dos estados (códigos binarios de unos y ceros como en los sistemas actuales) entonces, la partícula que le sigue también ocupará un estado definido y así sucesivamente. Este tipo de lío cuántico sólo ha llegado al trío (tres fotones unidos). Ian Walmsley de la Universidad de Rochester en el Reino Unido, pudo sobrepasar los pares y hacer un enredo de tres fotones en interdependencia y transportar información en rayos de luz.


Memoria neuronal

Por otro lado, Carlo Trugenberger de la empresa InfoCodex en Génova, Suiza, ha ideado una forma de introducir información en estos líos cuánticos. De esta forma se puede crear una memoria cuántica RAM (random access memory).

"El truco está en usar patrones, como los que utiliza el cerebro en vez de enviar la información a lugares específicos, con direcciones específicas, como hacen las computadoras clásicas", sugirió Trugenberger. "El cerebro es capaz de reconocer personas, objetos y otras cosas con tan sólo parte de la información ya que se lleva de patrones existentes en la memoria. Una computadora hoy necesita mas información para lograr encontrar lo que busca".

Una computadora cuántica podrá actuar más como un cerebro que como un disco duro moderno. Muchos científicos están de acuerdo en que el cerebro mismo es una computadora cuántica. Además, circuitos neuronales artificiales ya existen hoy.

En estos sistemas, la información es recogida mediante programas de asociación. Sin embargo, estos procedimientos aún siguen limitados por la cantidad reducida de patrones que pueden ser almacenados en la memoria.

De todas formas, la unión de todos estos diseños muestra la cara optimista del cómputo cuántico. En unos años más, los problemas serán otros."

Artículo original