Googles administrerende direktør Sundar Pichai om at opnå kvanteoverherredømme

Fotografi af Sundar Pichai stående ved siden af ​​en kvantecomputer hos Google Google for MIT Technology Review

I en papir i dag i Naturen , og en virksomheds blogindlæg , hævder Google-forskere at have opnået kvanteoverherredømme for første gang. Deres 53-bit kvantecomputer, ved navn Sycamore, tog 200 sekunder at udføre en beregning, der ifølge Google ville have taget verdens hurtigste supercomputer 10.000 år. (Et udkast til papiret blev lækket online i sidste måned.)

Beregningen har næsten ingen praktisk nytte - den spytter en række tilfældige tal ud. Det blev valgt bare for at vise, at Sycamore faktisk kan fungere, som en kvantecomputer skal. Nyttige kvantemaskiner er mange år væk, de tekniske forhindringer er enorme, og selv da vil de sandsynligvis kun slå klassiske computere ved visse opgaver. (Se her er, hvad kvanteoverherredømme betyder - og ikke - betyder for computere.)

Men alligevel er det en vigtig milepæl – en som Sundar Pichai, Googles administrerende direktør, sammenligner med Wright-brødrenes første flyvning på 12 sekunder. Jeg talte med ham for at forstå, hvorfor Google allerede har brugt 13 år på et projekt, der kan tage endnu et årti eller mere at betale sig.

Interviewet er blevet komprimeret og redigeret for klarhedens skyld. (Det blev også optaget, før IBM offentliggjorde et papir, der bestrider Googles påstand om kvanteoverherredømme.)

MIT TR: Du har en kvantecomputer til at udføre en meget snæver, specifik opgave. Hvad skal der til for at komme til en bredere demonstration af kvanteoverherredømme?

Sundar Pichai: Du bliver nødt til at bygge en fejltolerant kvantecomputer med flere qubits, så du kan generalisere den bedre, udføre den i længere perioder og dermed være i stand til at køre mere komplekse algoritmer. Men du ved, hvis du har et gennembrud på et område, starter du et sted. For at låne en analogi - Wright-brødrene. Det første fly fløj kun i 12 sekunder, og det er der altså ingen praktisk anvendelse af. Men det viste muligheden for, at et fly kunne flyve.

En række virksomheder har kvantecomputere. IBM har for eksempel en masse af dem online, som folk kan bruge i skyen. Hvorfor kan deres maskiner ikke gøre, hvad Google har gjort?

Det vigtigste, jeg vil kommentere på, er, hvorfor Google, teamet, har været i stand til at gøre det. Det kræver en masse systemudvikling – evnen til at arbejde på alle lag af stakken. Dette er så kompliceret, som det bliver fra et systemteknisk perspektiv. Du starter bogstaveligt talt med en wafer, og der er et hold, der bogstaveligt talt ætser portene, laver portene og derefter [oparbejder] lag af stakken hele vejen til at være i stand til at bruge AI til at simulere og forstå det bedste resultat.

Den sidste sætning i papiret siger, at vi kun er én kreativ algoritme væk fra værdifulde applikationer på kort sigt. Nogen bud på hvad det kan være?

Den virkelige spænding ved kvante er, at universet grundlæggende fungerer på en kvante måde, så du vil være i stand til at forstå naturen bedre. Det er tidlige dage, men hvor kvantemekanikken skinner, er evnen til at simulere molekyler, molekylære processer, og jeg tror, ​​det er der, den vil være stærkest. Narkotikaopdagelse er et godt eksempel. Eller gødning – Haber-processen producerer 2 % af kulstofemissionerne i verden [ se note 1 ]. I naturen bliver den samme proces udført mere effektivt.

Note 1: Haber-processen

• Det Haber-Bosch proces , der laver ammoniak til gødning ved at kombinere kvælstof fra luften med brint fra naturgas og damp, producerer anslået 1,44 % af den globale kuldioxidudledning og godt 1 % af den samlede drivhusgasudledning.

Så hvor langt væk tror du, at en ansøgning som at forbedre Haber-processen kan være?

Jeg ville tro et årti væk. Vi er stadig et par år væk fra at opskalere og bygge kvantecomputere, der vil fungere godt nok. Andre potentielle anvendelser [kunne omfatte] at designe bedre batterier. I hvert fald har du med kemi at gøre. At prøve at forstå det bedre er, hvor jeg ville sætte mine penge på.

Selv folk, der bekymrer sig om dem, siger, at kvantecomputere kunne være som kernefusion: lige rundt om hjørnet i de næste 50 år. Det virker nærmest som et esoterisk forskningsprojekt. Hvorfor er Googles administrerende direktør så begejstret for dette?

Google ville ikke være her i dag, hvis det ikke var for den udvikling, vi har set inden for databehandling gennem årene. Moores lov har givet os mulighed for at opskalere vores beregningskapacitet til at betjene milliarder af brugere på tværs af mange produkter i stor skala. Så i hjertet ser vi os selv som en dyb datalogivirksomhed. Moores lov er, afhængigt af hvordan du tænker om det, i slutningen af ​​dens cyklus. Quantum computing er en af ​​de mange komponenter, som vi vil fortsætte med at gøre fremskridt inden for computing.

Den anden grund til, at vi er begejstrede, er - tag et simpelt molekyle. Koffein har 243 tilstande eller sådan noget [ faktisk 1048—se note 2 ]. Vi ved, at vi ikke engang kan forstå den grundlæggende struktur af molekyler i dag med klassisk databehandling. Så når jeg ser på klimaændringer, når jeg ser på medicin, er det derfor, jeg er sikker på, at kvantecomputere en dag vil drive fremskridt der.

Note 2: Koffein

• Koffein, med 24 atomer, kan eksistere i 10⁴⁸distinkte kvantetilstande, dvs. konfigurationer af disse atomer. Det betyder, at for at en klassisk computer skal repræsentere koffein perfekt, vil det kræve 10⁴⁸bits - tæt på antallet af atomer i hele Jorden (10⁴⁹eller 10^halvtreds). En 1-gigabyte hukommelseschip har omkring 10¹⁰stykker.

  
  
  

TIL profil af dig i Fast Company beskrev dig som en følelse af forudanelse, da du så en AI lære at identificere kattebilleder helt af sig selv, tilbage i 2012. [Denne ting skulle skalere op og måske afsløre den måde, universet fungerer på, er Pichai citeret for at sige. Dette vil være det vigtigste, vi arbejder på som menneskehed.] Føles kvantecomputere lige så vigtigt?

Absolut. At være i stand til at være i laboratoriet og rent faktisk fysisk manipulere qubit'en og være i stand til at sætte den i en superpositionstilstand var et lige så dybt øjeblik for mig, fordi det, til mit tidligere punkt, er hvordan naturen fungerer. Det åbner op for en helt ny række af muligheder, som ikke eksisterede før i dag.

Det kan tage meget lang tid at komme til kvantesystemer, der kan gøre noget alvorligt. Hvordan håndterer man tålmodighed i en virksomhed, der er vant til meget hurtige fremskridt?

Du ved, jeg tilbragte tid med Hartmut [Neven], som leder kvanteteamet sammen med John Martinis, den ledende hardwareforsker. Og jeg nævnte, at jeg droppede ud af min ph.d. i materialevidenskab, og folk omkring mig arbejdede på højtemperatur-superledere. Det var 26 år siden, og jeg sad i laboratoriet, og jeg tænker, Wow, det her kommer til at kræve en masse tålmodighed at gå igennem. Og jeg følte, at jeg ikke havde helt den slags tålmodighed. Jeg har dyb respekt for de mennesker i teamet, som har været på denne rejse i lang tid. Men stort set alle grundlæggende gennembrud fungerer på den måde, og du har brug for den slags en langsigtet vision for at bygge den op.

Grunden til, at jeg er begejstret for en milepæl som denne, er, at selvom tingene tager lang tid, er det disse milepæle, der driver fremskridt på området. Da Deep Blue slog Garry Kasparov, var det 1997. Spol frem til da AlphaGo slog [Lee Sedol i 2016] – du kan se på det og sige, Wow, det er meget tid. Men hver milepæl belønner de mennesker, der arbejder på det, og tiltrækker en helt ny generation til feltet. Det er sådan menneskeheden gør fremskridt.

Og til mit tidligere systemtekniske punkt - vi skubber på mange lag af stakken. Så vi driver fremskridt, som vil blive brugt på mange, mange forskellige måder. For eksempel er det, at vi bygger vores egne datacentre, der gjorde det muligt for os at bygge noget som TPU'er [tensorbehandlingsenheder, specialiserede chips til Googles deep-learning-ramme, TensorFlow], som får vores algoritmer til at gå hurtigere. Så det er en god cyklus. En af de gode ting ved at arbejde med moonshots er, at selv dine fejl langs siden er noget værd, og selv midlertidige milepæle har andre applikationer. Så ja, du har ret, vi skal være tålmodige. Men der er en masse reel tilfredsstillelse undervejs.

Hvor meget investerer du i kvantecomputere i øjeblikket?

Det er et relativt lille hold. Men det bygger på alle de investeringer, vi har foretaget gennem mange år på forskellige lag af Google. Det er bygget på virksomhedens mange års forskning og det anvendte arbejde, vi har udført oven i det.

Kan du tale om forskellen i tilgang mellem Google og IBM? For det første har IBM en masse kvantemaskiner, som den sætter i skyen, så folk kan programmere, mens du gør det som et internt forskningsprojekt [ se note 3 ].

Note 3: IBM om kvanteoverherredømme

• Den 21. oktober offentliggjorde IBM-forskere et papir, der bestrider Googles påstand om at have opnået kvanteoverherredømme. De argumenterede for, at det ved at bruge en modificeret form for Googles teknik burde være muligt at simulere Sycamores beregning på et klassisk system på kun to en halv dag i stedet for 10.000 år. En talsmand for Google siger: 'Vi hilser forslag til fremme af simuleringsteknikker velkommen, selvom det er afgørende at teste dem på en egentlig supercomputer, som vi har.' Han bemærkede også, at da kompleksiteten af ​​kvantecomputere øges eksponentielt, ville tilføjelse af blot nogle få flere qubits sætte opgaven definitivt uden for grænserne for en klassisk maskine.

Det er fantastisk, at IBM leverer det som en cloud-facilitet og tiltrækker andre udviklere. Jeg tror, ​​vi som et team har været fokuseret på at sikre, at vi beviser over for os selv og for samfundet, at du kan krydse denne vigtige milepæl med kvanteoverherredømme.

IBM siger også, at begrebet kvanteoverherredømme er misvisende, fordi det antyder, at kvantecomputere i sidste ende vil gøre alting bedre end klassiske computere, når de faktisk altid skal arbejde sammen om forskellige dele af et problem. De beskylder dig for at overhype dette.

Mit svar på det ville være, at det er et teknisk kunstudtryk. Folk i samfundet forstår præcis, hvad milepælen betyder.

Men påstanden er, at offentligheden kan se det som et tegn på, at kvantecomputere nu har besejret klassiske computere.

Jeg mener, det er ikke anderledes end når vi alle fejrer AI. Der er mennesker, der blander det sammen med generel kunstig intelligens. Derfor synes jeg, det er vigtigt, at vi offentliggør. Det er vigtigt, at folk, der forklarer disse ting, hjælper offentligheden med at forstå, hvor vi er, hvor tidligt det er, og hvordan du altid vil anvende klassisk databehandling til de fleste af de problemer, du har brug for i verden. Det vil stadig være sandt i fremtiden.

AI genererer forretning for Google på rigtig mange niveauer. Det er i tjenester som Oversæt og Søg. Du leverer AI-værktøjer til folk gennem din sky. Du leverer en AI-ramme, TensorFlow, der giver folk mulighed for at bygge deres egne værktøjer. Og du leverer specialiserede chips [TPU'erne nævnt ovenfor], som folk derefter kan bruge til at køre deres værktøjer på. Tror du, at kvantecomputere i sidste ende bliver så gennemgående for Google?

Det gør jeg absolut. Og hvis du træder tilbage, investerede vi i AI og udviklede AI, før vi vidste, at det ville fungere for os på tværs af alle lag af stakken.

Nede i linjen, på alle de praktiske applikationer, du talte om – vi bruger ikke AI-teknologi kun for os selv; vi leverer det til kunder over hele verden. Vi bekymrer os om at demokratisere AI-adgang. Det samme ville også være tilfældet for kvanteberegning.

Hvad tror du, kvanteberegning kan betyde for AI selv? Kunne det hjælpe os med at låse op for barrieren for kunstig generel intelligens, hvis du for eksempel kombinerer kvantecomputere og kunstig intelligens?

Jeg tror, ​​det vil være en meget stærk symbiotisk ting. Begge felter er i en tidlig fase. Der er spændende arbejde i AI i forhold til at bygge større modeller, mere generaliserbare modeller, og hvilken slags computerressourcer du skal bruge for at komme dertil. Jeg tror, ​​at AI kan accelerere kvanteberegning, og kvanteberegning kan accelerere AI. Og kollektivt tror jeg, at det er det, vi har brug for, for at løse nogle af de mest vanskelige problemer, vi står over for, som klimaændringer.

Du nævnte demokratisering af teknologien. Google er stødt ind i nogle etiske kontroverser omkring AI – hvem der skal have adgang til disse værktøjer, og hvordan de skal bruges. Hvad har du lært af at håndtere disse problemer, og hvordan informerer det din tankegang om kvanteteknologi, som er meget tidligere i sin udvikling?

Det er meget vigtigt at publicere og engagere sig i det akademiske samfund på disse stadier. Vi arbejder hårdt på at engagere os. Vi har udgivet vores omfattende AI-principper . Hvis du tager et område som AI-bias, tror jeg, vi har offentliggjort over 75 forskningsartikler i de sidste par år. Så kodificere vores etik og engagere sig proaktivt.

Jeg tror, ​​der er områder, hvor regulering kan give mening. Vi vil gerne deltage konstruktivt og hjælpe med at få de rigtige regler. Og endelig er der en proces med at engagere sig eksternt og få feedback. Det er alle teknologier, som vil påvirke samfundet. Der er ingen virksomhed, der kan finde ud af, hvad det rigtige er. Der er ingen sølvkugle, men det er tidligt nok til, at vi i løbet af de næste 10 år er nødt til at engagere os og arbejde sammen om alt dette.

Er der ikke en smule modsætning mellem på den ene side at sige, at du ikke vil udvikle AI til bestemte formål [i henhold til AI-principperne] og på den anden side at skabe en platform, der gør folk i stand til at bruge AI til hvad som helst formål de ønsker?

AI-sikkerhed er et af vores vigtigste etiske principper. Du ønsker at bygge og teste systemer for sikkerhed. Det er iboende i vores udvikling. Hvis du er bekymret for, at kvantesystemer bryder kryptografi over tid, vil du gerne udvikle bedre kvantekrypteringsteknologier. Da vi byggede søgning, var vi nødt til at løse for spam.

Indsatsen er klart højere med disse teknologier, men en del af det er den tekniske tilgang, du tager, og en del af det, over tid, er global styring og etiske aftaler. Du skal nå frem til globale rammer, som resulterer i resultater, vi ønsker. Vi er forpligtet til at gøre, hvad vi kan for at hjælpe med at udvikle [teknologien], ikke bare ansvarligt, men til at bruge den til at beskytte sikkerheden, demokratiet osv. Og det ville vi gøre i fællesskab med institutionerne.

Er der nogen anden teknologi, som du også er rigtig begejstret for lige nu?

For mig, ligesom en person, har radikalt bedre måder at generere ren vedvarende energi på, et stort potentiale. Men jeg er i store træk begejstret for kombinationerne af alt dette, og hvordan vi praktisk anvender det. Inden for sundhedsvæsenet tror jeg, at vi er på randen af ​​gennembrud i løbet af det næste årti eller deromkring, som vil være dybtgående. Men jeg vil også sige selve AI – den næste generation af AI-gennembrud, nye algoritmer, bedre generaliserbare modeller, transfer learning osv. er alle lige spændende for mig.

skjule