В рамках проекта World Science Festival ведущий Брайан Грин встретился со Скоттом Ааронсоном — профессором Техасского университета в Остине, экспертом в области квантовых вычислений и теории сложности. В ходе беседы Ааронсон, два года проработавший в OpenAI, развенчал популярные мифы о «магической» мощи квантовых систем, объяснил реальные механизмы их работы и оценил риски, связанные с развитием искусственного интеллекта.
🌀 Развенчание квантовых мифов: не ускорение, а интерференция 1:47
По мнению Скотта Ааронсона, в популярной прессе сложилось ошибочное представление о квантовых компьютерах как о «магических ускорителях», способных решить любую задачу экспоненциально быстрее классических систем . Ааронсон подчеркивает, что квантовый компьютер — это не просто синоним слова «потрясающий», а инструмент для эксплуатации специфических законов квантовой физики.
Ключевые отличия квантовых вычислений:
- Амплитуды вместо вероятностей: В классическом мире вероятность события — это число от 0 до 1. В квантовом мире мы работаем с амплитудами, которые могут быть положительными, отрицательными или даже комплексными числами .
- Механизм интерференции: Главная «уловка» природы заключается в том, что амплитуды могут нейтрализовать друг друга (деструктивная интерференция). Если одно событие имеет положительную амплитуду, а другое — отрицательную, они могут сократиться до нуля, и событие никогда не произойдет .
- Хореография алгоритмов: Суть квантового алгоритма не в «параллельном переборе всех вариантов», а в создании такой интерференционной картины, где амплитуды неправильных ответов гасят друг друга, а амплитуда правильного ответа максимально усиливается .
Ааронсон отмечает, что квантовые компьютеры идеально подходят для симуляции самой квантовой физики и химии — это применение предвидел Ричард Фейнман еще 40 лет назад .
🔑 Алгоритм Шора и угроза кибербезопасности 4:50
Одним из величайших достижений теоретической информатики Ааронсон считает алгоритм Питера Шора, представленный в 1994 году . До этого момента считалось, что квантовые вычисления применимы лишь в узкой области физики.
Факты об алгоритме Шора:
- Он позволяет экспоненциально быстрее находить простые множители огромных чисел (факторизация) .
- Это открытие поставило под угрозу криптосистемы с открытым ключом (например, RSA), на которых сегодня держится безопасность интернета .
- Шор использовал специфическую структуру задачи факторизации, которую удалось свести к поиску периода периодической функции с помощью квантового преобразования Фурье .
Ааронсон уточняет, что мы до сих пор не знаем, как получить такое же ускорение для большинства прикладных задач, таких как обучение нейросетей, оптимизация финансовых портфелей или выравнивание последовательностей ДНК .
📚 Библиотека алгоритмов и «зона безвластия» P vs NP 8:18
Многие задаются вопросом, почему за 30 лет не было создано огромной библиотеки квантовых алгоритмов. Ааронсон объясняет это структурой классов сложности в информатике .
Тезисы о сложности вычислений:
- Класс P: Задачи, которые классические компьютеры решают эффективно. Квантовый прирост здесь ограничен .
- NP-полные задачи: Сложнейшие задачи перебора (например, задача коммивояжера или судоку). Большинство экспертов, включая Ааронсона, считают, что квантовые компьютеры НЕ дадут для них экспоненциального ускорения .
- «Ничья земля»: Существует узкий пласт задач между P и NP-полными, таких как факторизация. Именно здесь квантовые алгоритмы демонстрируют свою мощь .
В качестве примера нового применения Ааронсон приводит генерацию сертифицированных случайных битов . В отличие от обычных датчиков, квантовый компьютер может математически доказать, что выданная последовательность случайна и не была детерминирована заранее. Этот метод был запатентован Ааронсоном и лицензирован компанией Google .
🛠️ Состояние «железа»: на пороге отказоустойчивости 41:47
Ааронсон утверждает, что прогресс экспериментаторов за последние 30 лет был «абсолютно ошеломляющим» . Хотя масштабируемого квантового компьютера для взлома RSA еще не существует, наука вплотную подошла к критическому порогу.
Статистика и архитектуры:
- Точность вентилей (Gate Fidelity): В конце 90-х удачей считалась точность в 50%. Сегодня группы, работающие на сверхпроводящих кубитах, ловушках ионов и нейтральных атомах, достигли точности в 99,9% .
- Теория коррекции ошибок: Чтобы система начала работать эффективно, нужно преодолеть порог в 99,99%. После этого исправление ошибок станет чисто инженерной задачей .
- Сравнение технологий: Пять лет назад лидировали сверхпроводящие цепи (Google, IBM), сейчас ионные ловушки и нейтральные атомы показывают сопоставимые или лучшие результаты .
По оценке Ааронсона, человечество сейчас находится в «1939 году» относительно создания квантового компьютера — до практической реализации осталось 5–10 лет, если не возникнет непредвиденных физических препятствий .
🤖 OpenAI и «святое дерьмо» GPT-3 56:55
В 2022 году Скотт Ааронсон взял отпуск в университете, чтобы поработать в OpenAI над вопросами безопасности ИИ . Он признается, что успех GPT-3 стал для него «самым большим эмпирическим сюрпризом в жизни» .
По словам Ааронсона, до этого момента в академической среде доминировало убеждение, что простое предсказание следующего слова на огромных массивах данных не может привести к возникновению интеллекта . Однако масштаб сделал свое дело.
Ключевые моменты работы в OpenAI:
- GPT-4: Ааронсон имел доступ к модели до ее официального релиза и видел, как она исправляла ошибки здравого смысла, за которые критиковали GPT-3 .
- Модель o1 (Strawberry): Последние разработки используют обучение с подкреплением для многошаговых рассуждений. Эта модель уже решает задачи математических олимпиад на уровне топ-сотни школьников США .
- Энергетический голод: Microsoft инвестирует в перезапуск АЭС Три-Майл-Айленд специально для питания дата-центров, так как электричество становится узким местом для обучения ИИ .
🛡️ Безопасность и «цифровая водяная метка» 1:11:48
Одной из задач Ааронсона в OpenAI была разработка системы ватермаркинга (стеганографии) для текстов, сгенерированных ИИ . Система должна была позволять статистически определять, написан ли текст машиной, не влияя на качество чтения. На данный момент технология еще не развернута публично.
Ааронсон также поддержал законопроект SB 1047 в Калифорнии, который вводил минимальные требования безопасности для разработчиков крупнейших моделей (защита разоблачителей, планы экстренного отключения). Губернатор Гэвин Ньюсом наложил вето на этот законопроект, что Ааронсон считает ошибкой .
🌌 Философия: математика — открытие или изобретение? 1:29:59
В финале беседы Брайан Грин и Скотт Ааронсон разошлись во взглядах на природу математики.
Позиция Брайана Грина: Математика — это человеческий язык, созданный для описания паттернов. Если сознательные существа исчезнут, концепция «простого числа» перестанет существовать .
Позиция Скотта Ааронсона: Математика объективна. Если мы встретим инопланетян, они могут не иметь искусства или музыки, но у них обязательно будет концепция простых чисел, так как это фундаментальная структура мышления . Ааронсон полагает, что логика и целые числа — это универсальный фундамент, который будет переоткрыт любой цивилизацией в любой вселенной .
