۴ نوع کامپیوتر آینده (و کارهایی که با آن‌ها خواهیم کرد)

۳۰سال پیش داشتن یک خط تلفن خانگی نشانه‌ی به‌روز بودن و همراهی با تکنولوژی‌های عصر بود، امروزه تلفن‌های خانگی جای خود را به گوشی‌های هوشمند و کامپیوترهای شخصی داده‌اند که توانایی پردازش دستورات به زبان طبیعی و اجرای مدل‌های هوش مصنوعی را دارند. اما این دستگاه‌ها هم در ۳۰ سال آینده جای خود را به ابزارهای جدیدتری خواهند داد که شاید تا به‌حال برخی از آن‌ها را فقط در فیلم‌های علمی-تخیلی دیده باشیم، مانند خودروهای پرنده، سفینه‌هایی برای سفر فضایی، ربات‌های خدمت‌کار و بسیاری دیگر.

دهه‌های آینده سال‌های پیشرفت کامپیوترها هستند، اما احتمالا ۳ دهه‌ی پیش رو مانند دهه‌های قبل به‌سادگی قابل پیش‌بینی نخواهند بود.

در حال حاضر شرکت‌های سعی دارند پا را از قانون مور فراتر بگذارند و تولید سیستم‌های کلاسیک قدرتمند را آغاز کنند. از سوی دیگر، ما در حال گذر به الگوهای جدید رایانش هستیم. کاملا مشخص است که در مقطعی، از شکل سنتی ابر رایانش‌ها هم فراتر خواهیم رفت. اما این که این پیشرفت‌ها ۳ دهه‌ی دیگر، ۵۰ سال یا یک قرن دیگر چگونه خواهند بود، پرسش دیگری است.

با توجه به همین موضوع، ما در این مطلب جهانی را تصور می‌کنیم که در آن ۴ سیستم کامپیوتری عمده (کلاسیک، فوتونی، هیبریدی و کوانتومی) به سطحی از بلوغ رسیده‌اند که می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. کارشناسان خوش‌بین هستند این اتفاق در ۳۰ سال آینده رخ خواهد داد.
کامیپوترهای کلاسیک

برای آن دسته از افرادی که فکر می‌کنند کامپیوترهای کلاسیک به این‌زودی‌ها جای خود را به کامپیوترهای کوانتومی می‌دهند خبر بدی داریم. باید بدانید که رایانه‌های کلاسیک حتی پس از سال ۲۰۵۰ هم در کنار ما خواهند بود.

مقایسه‌ی سیستم‌های باینری با کامپیوترهای کوانتومی مثل مقایسه‌ی قلم و کاغذ با برخورددهنده‌‌های هادرونی است. یک فرد معمولی در طول زندگی خود نیازی به دسترسی مستقیم به کامپیوتر کوانتومی یا برخورددهنده‌ی هادرونی ندارد، اما همه‌ی ما از وجود آن‌ها سود می‌بریم.

به گوشی هوشمند خود فکر کنید. در ۳۰ سال آینده هم دستگاهی مشابه آن وجود خواهد داشت. ممکن است در آن زمان گوشی‌های هوشمند در قالب گجت‌های شیشه‌ای یا ایمپلنت‌های مغزی وجود داشته‌ باشند، اما مفهوم و کارکرد همان است. ما باز هم به پردازش‌های آن‌برد برای اجرای الگوریتم‌های مشخص و اپلیکیشن‌ها نیاز داریم، چیزی که در حال حاضر گوشی‌های هوشمند هم از آن بهره می‌گیرند.

مانند گوشی‌‌های امروزی، مدل‌های آینده هم باید به‌اندازه‌ای قدرتمند باشند که بتوانند به سرویس‌های ابری متصل شوند. رایانه‌های باینری آینده بیشتر وظایف رایانه‌های باینری امروزی را هم انجام خواهند داد. اما برای وظایفی که به قدرت بیشتری (از آنچه ما از رایانه‌های آینده انتظار داریم) نیاز داشته باشند، رایانه‌های کلاسیک می‌توانند به‌عنوان یک رابط برای سیستم‌های قدرتمندتر ایفای نقش کنند.
کامپیوترهای فوتونی

این نوع کامپیوترها، سیستم‌های جذابی خواهند بود که هنوز وجود ندارند، اما ایده‌ی بزرگ پشت آن‌ها این است که به‌جای الکتریسیته از فوتون‌ها برای پردازش استفاده شود. الکترون‌ها می‌توانند با سرعت بالایی حرکت کنند، اما فوتون‌ها می‌توانند با سرعت نور حرکت کنند، زیرا همان‌طور که می‌دانید آن‌ها خود نور هستند.

این یعنی (از نظر تئوری) می‌شود سیستمی کامپیوتری ساخت که بتواند اطلاعات را با سرعت نور مدیریت کند. محققان شرکت IBM و انستیتوی علم و تکنولوژی اسکولکوو (Skolkovo) به‌تازگی نوعی سوئیچ فوتونی را توسعه داده‌اند که در واقع دستگاهی است که قابلیت استفاده به‌جای ترانزیستورهای سیلیکونی را دارد.

کامپیوترهای فوتونی می‌توانند تا هزاران بار از قدرتمندترین ابر کامپیوترهای باینری امروزی سریع‌تر باشند و به دلیل نحوه‌ی عملکردشان، نیاز به مصرف انرژی کمتری دارند. پیش‌بینی می‌شود که این فناوری تا ۳ دهه‌ی آینده به حد کمال می‌رسد و بزرگ‌ترین مزیت آن که برای همه قابل مشاهده خواهد بود، ظهور سطح پنجم وسایل نقلیه‌ی خودران است. اما سطح ۵ وسایل خودران به چه معنی است؟ وسایل نقلیه‌ی خودران در بالاترین سطح خود می‌توانند کاملا مستقل و بدون نیاز به نظارت انسان حرکت کنند.

همچنین، به‌لطف کامپیوترهای فوتونی می‌توان یک ابر کامپیوتر غول پیکر را در یک خودروی کوچک جای داد. البته در این مورد، «ابر کامپیوتر غول پیکر» جای خود را به «ریز کامپیوتر فوتونی» خواهد داد که با یک صدم انرژی می‌تواند توانی ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر پدران کلاسیک خود تولید کند.
کامپیوترهای هیبریدی

در این بخش به‌طور ویژه به سیستم‌های کوانتومی-کلاسیک هیبریدی اشاره داریم. امکان همکاری کامپیوترهای فوتونی با سیستم‌های کوانتومی وجود دارد، اما توضیح این مطلبی دیگر را می‌طلبد. پیش از این اشاره کردیم که سیستم‌های کوانتومی در مواردی به سیستم‌های کلاسیک نیاز دارند تا به‌عنوانی پورتال، رابط یا کنترلر آن‌ها عمل کنند. اما یک الگوی دیگر هم وجود دارد که در آن سیستم بین رایانش‌های کلاسیک و کوانتومی جابجا می‌شود یا نتایج هر دو را ادغام می‌کند تا بتواند یک الگوریتم خاص را اجرا کند.

نکته‌ی جالب این است که این سیستم‌ها می‌توانند اولین کامپیوترهای کوانتومی قابل خرید در فروشگاه‌ها باشند. به‌یاد داشته باشید که ما نمی‌توانیم تا ۳۰ سال آینده رایانش کوانتومی را به سطحی برسانیم که بتوانیم در زیرزمین خانه یک ماشین زمان بسازیم و در زمان سفر کنیم.

در واقع، سیستم‌های کوانتومی به‌عنوان راه‌کارهایی برای مشکلات خاص در نظر گرفته می‌شوند. شما نمی‌توانید با نصب یک API روی سیستم‌ IBM Q و انتخاب فعال‌سازی حالت کوانتوم با سرعت بیشتری به ویرایش و تدوین ویدیو بپردازید.

اما از نظر تئوری می‌توان سیستمی را ساخت که با کمک مولتی تسکینگ کلاسیک (برای مدیریت زیرساخت) و الگوریتم‌های کوانتومی (برای محاسبات ریاضیاتی که برای پردازنده‌های سنتی بسیار پیچیده هستند) بتواند نرم افزار برنامه‌ریزی پروازهای فرودگاه را اجرا کند.

سیستم‌های مشابهی را در نظر بگیرید که در حال حاضر در سطح ابتدایی وجود دارند؛ تا ۳۰ سال آینده کسب‌و‌کارهای بزرگ (آن‌هایی که ارزشی فراتر از میلیارد دلار دارند) اقدام به خرید و نصب نسل پیشرفته‌ی این سیستم‌های کوانتوم-هیبریدی به‌عنوان زیرساخت‌های IT خود خواهند کرد.
کامپیوترهای کوانتومی

بخش جالب ماجرا اینجاست! کامپیوترهای کوانتومی حدود ۲۰ سال با ما فاصله دارند و با توجه به این که کاربر کیست و هدف استفاده‌اش از کامپیوتر چیست، ممکن است هیچ‌گاه به کامپیوترهای کوانتومی نیاز نداشته باشد.

امروزه رایانه‌های کوانتومی در فاز آزمایشی و در آزمایشگاه‌ها ساخته می‌شوند که البته هزینه‌ی زیادی دارند و برای حل یک یا دو مسئله‌ی ریاضی به‌کار گرفته می‌شوند. نمی‌توان حدس زد پردازش‌های کوانتومی کاربردی و قابل اجرا چه‌ زمانی در دسترس قرار خواهند گرفت.

اما می‌توان گفت که این سیستم‌ها ۳۰ سال آینده را متحول خواهند کرد. کامپیوترهای کوانتومی واقعا کاربردی می‌توانند به ما در توسعه‌ی همجوشی سرد، ماشین‌های وارپ و هوش مصنوعی کمک کنند. قصد نداریم درباره‌ی ظرفیت‌های کامپیوترهای کوانتومی اغراق کنیم، اما به‌کارگیری آن در حوزه‌های شیمی، کشف مخدر و پاتولوژی قابل محاسبه نیستند. می‌توان میلیون‌ها نفر را نجات داد و هزاران بیماری را به‌لطف علم از بین برد.

کامپیوترهای کوانتومی؛ راهی برای کاوش اسرار طبیعت

اما اگر صحبت از کارهای عجیب‌و‌غریب در فواصل دور یا پردازش با سرعت نور باشد، نمی‌توان با قطعیت درباره‌ی آینده نظر داد. ممکن است ۱۰ سال، ۳۰ سال یا حتی ۱۰۰ سال طول بکشد تا این فناوری‌ها به بلوغ برسند.