Квантовые вычисления со времен Демокрита

Написанная известным теоретиком в области квантовых вычислений Скоттом Ааронсоном, эта книга ведет читателя в путь через самые глубокие идеи математики, информатики и физики. Полная открытий, споров и философских перспектив, эта книга затрагивает поразительное разнообразие тем. Она начинается с античного Демокрита и следует далее через логику и теорию множеств, вычислимость и теорию сложности, квантовые вычисления, криптографию, информационное содержание квантовых состояний и интепретацию кванто...

Жанры

Рейтинг LiveLib

4,1

9 оценок

5
22%
4
67%
3
11%
2
0%
1
0%

Ваша оценка

Прочитали 10Хотят прочитать 112

Рецензии

Hermanarich25 ноября 2018 г.
Путешествие по бесконечному квантовому лабирнту в темном лесу
Эта книга во многих отношении уникальна. Она, одновременно: 1. Написана на тему, по которой, похоже, вообще не бывает научно-популярных книг; 2. Она написана с юмором; 3. Она настолько сложна, что может разорвать ваш мозг.
Я много читал сложного научпопа. Я осилил «Гедель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда» Хофштадтера (Вот мой краткий отзыв: https://www.livelib.ru/review/970217-gedel-esher-bah-eta-beskonechnaya-girlyanda-daglas-hofshtadter). По сравнению с Ааронсоном это детская прогулка с друзьями Ахиллом и Черепахой. Я прочитал «Книгу шифров» Сингха (книга настолько хорошо сделана в плане чередования исторических экскурсов и математики, что сложность тоже не ощущается https://www.livelib.ru/review/1022981-kniga-shifrov-singh-sajmon). Наконец, я осилил «Новый ум короля» Пенроуза (хотя эта книга невероятно тяжела для чтения https://www.livelib.ru/review/994219-novyj-um-korolya-o-kompyuterah-myshlenii-i-zakonah-fiziki-rodzher-penrouz). Но вот на «Квантовых вычислениях» я рисковал сломаться. Начать с того, что книгу я читал дней 20 – абсолютно невероятный срок для книги на жалкие 500 страниц. Над отдельными абзацами я зависал на несколько минут – какие-то вещи остались для меня не совсем понятными и по прочтении, но, как я надеюсь, главную мысль я все-таки ухватил.
Признаться, когда садился за отзыв, я не знал, с чего начинать– с формы книги или с содержания книги? Но, поскольку, именно форма этой книги может стать препятствием для чтения – решил, что предупредить надо именно о ней. Потому, что, если вы даже читали книги по квантовой физике, и, смеете думать, что что-то в этом понимаете – вы здесь можете очень серьезно обжечься (как обжегся и я, хотя я никогда не питал большого самомнения относительно себя).
Эта книга не о квантовой физике, а, скорее, о взгляде теоретической информатики на квантовую механику. Законы, приводимые здесь – законы не физики, а информатики. Нотации, используемые здесь, не из физики, а из информатики. Так уж получилось, что бурный рост информатики как научной дисциплины начался с 50-х годов ХХ века, и если фигура Алана Тьюринга еще объединяла, условно, физиков, информатиков, криптографов, математиков, специалистов по искусственному интеллекту и пр, то дальше объединяющие фигуры начинают стремительно заканчиваться. Хуже того – заканчиваются и законы, которые объединяют эти дисциплины. Прочитав достаточно много по всему, кроме информатики, оказавшись наедине с этой книгой я понял всю свою ничтожность – даже постановки проблем здесь абсолютно не физические. Например, задачу дешифрования Ааронсон сводит не к возвращению зашифрованного текста к первозданному виду, а к созданию универсального алгоритма нахождения решения за полиноминальное время, окуная нас в дебри иерархии задач сложности в информатике. Условно, если расшифровать что-либо это попытаться открыть дверь, закрытую на замок, то Ааронсон рассуждает о самоизменяющемся ключе, который должен принять нужную нам форму (или уничтожить дверь, или телепортировать нас за нее, или телепортировать объект к нам, или перенести нас в 4-е измерение, и чтоб мы перешли за дверь, а потом развернуть пространство обратно – ну, вы поняли), причем скорость принятия формы должна быть быстрее скорости сборки бульдозера, на котором мы эту дверь снесем, или же быстрее скорости того, как дом развалится сам. Короче, с такими «информатическими» постановками уже известных мне задач я не сталкивался – и мне было сложно.
Отдельную сложность вызывают аббревиатуры – у физиков все аббревиатуры носят «поэтические» (а то и слегка фрейдистские) наименования, вроде «черных дыр», «красных гигантов», «белых карликов», «излучений» и пр. Для меня же съесть, что значит сводимость BQP к BPP, а далее к RP – долгое время представляла непростую задачу. На словах, вроде, понимаешь – но эти аббревиатуры сбивают. Ситуацию осложняло то, что автор, злой шутник – посетовав на Пенроуза, который с первых страниц окунает читателя в ворох формул, которые никто не поймет – со второй главы окунает читателя в ворох формул, только уже не физических, которые худо-бедно, интуитивно, но понимаются, а из информатики – которые даже сложно соизмерить с имеющимся знанием. Первые глав 12 продираться через текст, перенасыщенный чистой математикой и информатикой, при этом еще стараясь ухватить суть (на полное понимание ваш покорный слуга не претендует), бывает, просто невыносимо.
Вот, например, рядовая цитата из книги (чисто для иллюстрации):

Если разложение на простые множители сводится к задаче о абелевой скрытой подгруппе, решаемой за квантовое полиноминальное время, то задача нахождения кратчайшего вектора, насколько известно, сводится только к задаче о диэдральной скрытой подгурппе, для которой не удалось установить, что она решаем за полиноминальное время, несмотря на более чем десятилетние усилия.
И это не специально выбранная цитата - нет, такого текста в книге процентов 70.
Кстати об упоминавшемся здесь юморе автора – он есть, но очень саркастический и злой. Я вспоминаю безобидные шутки Хофштадтера, его тонкую иронию – он был похож на доброго дедушку, водящего тебя, кругами, по бесконечному замку. Здесь же Ааронсон ведет вас в лес, вы видите перед собой гигантскую гидру, он говорит, что она не кусается – а когда она отгрызает вам руку, хохочет, дескать, как он удачно пошутил. Да и лабиринт Хофштадтера был все-таки более-менее из нашего мира – а вот умозаключения Ааронсона это уже что-то совсем не из нашего. Отчасти это объяснимо – Хофштадтер сводит свои мысли к теореме Геделя о неполноте, и на выводах из нее он заканчивает – а Ааронсон, наоборот, стартует от нее – и заезжает на территории, на которые я не помню, чтоб заезжали в популярной литературе.
Вообще, я не помню, чтоб в научно-популярной литературе так плотно подходили именно с точки зрения информатики – возможно, если бы какая-то «прослойка» существовала, то книгу воспринимать было бы значительно легче – а так мы прыгаем сразу в очень сложную тему, в которой, прям скажем, и без квантовых заворотов разобраться нелегко. По крайней мере ваш покорный слуга вполне спокойно относился к задачам, решаемым за полиноминальное время в детерминированной машине Тьюринга. Недетерминированные машины, конечно, воспринимаются уже сложнее – но тоже держишься. На вероятностных машинах я уже провис окончательно, ну а на квантовых…, впрочем, сами понимаете. Цель автора тоже была понятна – как Хофштадтер подводил читателя к Теореме Геделя, так и Ааронсон подводит нас к задаче о равенстве классов сложности P и NP (как ни странно, Гедель об этом тоже говорил, но формулировка проблемы подоспела значительно позже) - еще нерешенной, являющейся задачей тысячелетия, и позволяющей отвечать на вопросы, выходящие далеко за рамки информатики и даже квантовых компьютеров. Другое дело что теорема о неполноте значительно проще проблемы перебора, над которой человечество ломает зубы уже лет 40, и которая, судя по всему, действительно ключевая и к проблемам интеллекта, и к вопросам мироздания, и даже к божественному замыслу.
Хорошо ли автор справляется со своей задачей? На мой взгляд – можно было бы все это описать понятнее. Через текст приходится именно что продираться, и конца этому темному лесу не видно. Ситуацию не спасает юмор (первоначально он меня коробил - особенно самолюбование автора, но потом свыкся. Где-то к 6-й главе он перестает раздражать) – ирония иногда приятна, но понятности она не добавляет. Понятно, что текст, в котором автор крутится вокруг проблемы тысячелетия, пробуя его на зуб – и не может быть легким, но все-таки хотелось бы чтоб он не был настолько сложным. Книга перенасыщена формулами. очень неинтуитивными задачами (о контринтуитивности квантовой механики автор предупреждает заранее – и мы не раз вспомним его предупреждение), размышлениями автора – и проглотить этот комок бывает ну очень сложно.
Если по сути (разумеется, безумно упростив и переврав написанное), вот что мы можем вынести из этой книги?
Вопрос о равенстве классов сложности P и NP является ключевым на пути к созданию квантовых компьютеров, искусственных интеллектов и пр.;
Если вопрос будет решен в положительную сторону – это будет невероятная удача для человечества, т.к. дает ключ к автоматизации математических открытий и исследования мира. Отныне все это ставится на поток, и этим могут заниматься компьютеры. Так же положительное решение дает жесткое теоретическое обоснование для возможностей создания ИИ;
Решение вопроса в положительную сторону это такая удача, что автор не верит, что человечеству может так повезти. Вероятнее всего ответ на вопрос отрицательный;
Решение вопроса о равенстве классов сложности P и NP в отрицательную сторону выглядит более перспективным, т.к. заставит пересмотреть фундаментальные основы современной квантовой физики и информатики;
Автор не согласен с Пенроузом, в частности с его теорией, что в архитектуре мозга могут быть заложены элементы квантовой физики;
До появления ответа на вопрос о равенстве классов сложности P и NP ни у одной из сторон нет окончательных аргументов. Убедительные же аргументы есть у всех сторон, и автор извиняется перед Пенроузом за то, что когда-то поднимал его теорию на смех – переосмыслив ее он понял, что исчерпывающей аргументации для отметения этого варианта у него нет, а аргументы Пенроуза отметаются скорее на философском, чем на математическом уровне;
Современная картина мира исключает многие фантастические вещи, в т.ч. телепортацию;
Современную картину мира приходится пересматривать столько раз, и столько еще не решено – что это вовсе не означает, что телепортация невозможна;
Получи автор в руки работающий квантовый компьютер – он бы не придумал, что с ним сделать, и как его использовать;
Проблемы создания квантового компьютера мигом нас сталкивают с проблемой существования множества миров. Что с этим делать никто не знает. Влиятельных сторонников концепции множества миров очень немало (например, Дэвид Дойч ), и их аргументы серьезные;
Теория вероятностей, известная нам, непригодна для осуществления квантовых вычислений – как-минимум нам требуется туда добавить отрицательные и комплексные числа;
Полное клонирование (в физическом смысле) невозможно ввиду имеющихся в современной квантовой физике ограничений;
Это не значит, что клонировать нельзя, но это повлечет за собой слишком много этических проблем;
Автор сторонник теории «сильного ИИ», хотя имеющиеся у него данные, чем дальше, тем больше заставляют в этом усомниться;
По поводу ИИ – автор предлагает подождать миллиарды лет эволюции, и, глядишь, что-нибудь похожее на человека мы и сделаем. В обозримом будущем пока результата не видно;
Кстати, что такое разум, как его верифицировать и пр. – никто не знает. Так что ходим и будем ходить кругами еще долго;
Не исключено, что все, что человечество понавыдумывало в науке – химера, фикция, и реальная картина мира от нас очень хитро ускользает;
Ему смутно видится дальнейшее развитие науки – передовые края науки требуют совмещения такого количества научных областей на таком уровне, что это может оказаться не под силу человеку. Надежда на машины, и здесь мы возвращаемся к вопросу о равенстве классов сложности P и NP;
Какой бы не был замысел абстрактного мироздания – в его планы точно не входило, чтоб мы его понимали, а значит, что в самый ответственный момент вся наша теоретическая информатика может показать нам дулю, и бросить наедине с кучей теорией, которые работают не до конца, не так, и не тогда;
Чтоб во всем этом разбираться хорошо надо не просто курить траву – надо чтоб вместо мозгов была ядреная трава.

Это невероятно сильная, сложная и интересная книга. Уровень ее очень высокий – поэтому я точно не буду рекомендовать ее никому, кроме как ядреным поклонникам темы. Балл отбирает, с одной стороны, все-таки чересчур завышенный уровень (где не надо), а с другой – редакторская и переводческая работа (переводчик пару раз позволил вставить ремарки в текст относительно современной политической системы США, и в частности, кто голосует за Трампа - это недопустимо). Я молчу про ошибки, которые встречаются – ужасно что там есть смысловые ошибки. Поймать их бывает совсем не так просто – простой корректор их не вычитает, здесь нужна научная редактура. Ну а научной редактуры в нашей стране традиционно нет никакой – хотя многие вещи можно было бы объяснить для отечественного читателя. И да, книга свежая – в США она вышла в 2013 году, но это вовсе не значит, что за прошедшие 5 лет нет вещей, о которых бы стоило упомянуть – этим тоже могло бы озаботиться издание.
Теперь я прям в раздумье – что еще более ядреное, но при этом научно-популярное мне попадется? Планка Пенроуза оказалась побита уж очень быстро.
Читать далее
Квантовые вычисления со времен Демокрита
Скотт Ааронсон
4,1
(9)
100 понравилось
1,4K

Все рецензии

Цитаты

Hermanarich10 ноября 2018 г.
Чем сложнее компьютер - чем сильнее он напоминает мозг и нас самих, тем дальше мы сможем отодвинуть ту самую "линию" между квантовым и классическим.
30 понравилось
3,7K
Hermanarich8 декабря 2018 г.
Мы все путешествуем во времени - со скоростью одна секунда в секунду! Ха-ха!
27 понравилось
9,4K
Hermanarich8 ноября 2018 г.
Демокрит утверждает, что свойства вещей, такие как цвет и вкус, не определяются свойствами атомов, а возникают из взаимодействия многих атомов. Ибо если бы атомы образующие океаны, были "синими по сути своей", то как они могли бы образовать белую пену на верхушках волн?
27 понравилось
4,2K