Նոր է սկսվում հաշվողական նոր դարաշրջանը, որը կապահովի հզոր նոր համակարգիչներ և, ի վերջո, թույլ կտա ավելի մեծ մշակում մեր տվյալների աղբյուրին կամ մոտ:
Մշակման այլընտրանքային մեթոդներն ավելի տարածված են դարձել, քանի որ մենք մոտենում ենք համակարգչային համակարգերի հետագա մանրացման և տվյալների փոխանցման արագությունների ֆիզիկական սահմանափակումներին:
Շատ մարտահրավերներ, որոնց բախվում է աշխարհն այսօր, դժվար է հաղթահարել՝ կապված տվյալների հսկայական քանակի և բարդության պատճառով, սակայն սովորական հաշվարկներն իրենց բնույթով գծային են:
Իրավիճակների օրինակներ, որոնք առաջ են մղում սովորական հաշվարկների սահմանները, ներառում են բարդ կոդավորումը, բարդ համակարգերի մոդելավորումը և տվյալների հավաքածուի որոնումները: Քվանտային հաշվարկ պատկերը մտնում է այս պահին, երբ այս սահմանափակումներից մի քանիսը սկսում են ազդել հաճախորդի թվային փորձառությունների և արձագանքման ժամանակների վրա:
Քվանտային հաշվարկը լուծում է խնդիրները՝ միաժամանակ կատարելով բազմաթիվ հաշվարկներ, ինչը էքսպոնենցիալ մեծացնում է մշակման հզորությունը՝ ի տարբերություն գծային մեթոդի:
Ավելի քան իրենք՝ քվանտային համակարգիչները, քվանտային ալգորիթմներն արտադրում են բազմապատկիչ էֆեկտ, ինչը կտրուկ նվազեցնում է լայնորեն օգտագործվող բազմաթիվ ալգորիթմների բարդության կարգը և դարձնում դրանք չափազանց արդյունավետ:
Ընկերությունները պետք է համոզվեն, որ հաշվարկների վրա հիմնված պատկերացումները հասանելի են դառնում անհապաղ և հեշտությամբ հասանելի՝ ի լրումն այս ընդլայնված մշակման կարողության:
Հետևաբար, անհրաժեշտ է կառավարել համակարգչային ցանցերի միջոցով զանգվածային տվյալների փոխանցման հարցը, բացի տվյալների ավելի արագ մշակումից: Հնարավորություն տալով տվյալների վերլուծությունը ավելի մոտ աղբյուրին, եզրային հաշվարկը խնայում է օրն այս իրավիճակում:
Սա արագացնում է հաշվարկների և պատկերացումների մատակարարումը` միաժամանակ օգտագործելով ցանցի ավելի քիչ հզորություն:
Այս հոդվածում մենք խորությամբ կքննարկենք քվանտային ընդդեմ եզրային հաշվարկների ասպեկտները, ինչպես են դրանք տարբերվում միմյանցից և շատ ավելին:
Այսպիսով, ի՞նչ է Edge computing-ը:
Տեխնոլոգիան միշտ զարգանում է նոր բարդությունների և խնդիրների հետ առնչվելու մշտական անհրաժեշտության արդյունքում: Հին համակարգիչները կարող են կառավարել տվյալների հսկայական ծավալը և տալ պատասխաններ այն դժվարություններին, որոնց հանդիպում են կորպորացիաները այս օրերին:
Edge computing-ը մշակվում է տվյալների հսկայական ծավալը կարգավորելու և համապատասխան լուծումներ գտնելու համար:
Բաշխված հաշվողական մոտեցումը, որը կոչվում է «եզրային հաշվարկ», օգտագործվում է հաշվարկների համար՝ պահպանելով տվյալների պահեստավորումը տվյալների աղբյուրների մոտ: Տվյալների հսկայական ծավալի և ներգրավված բարդ խնդիրների պատճառով ավանդական համակարգիչները չեն կարող կարգավորել իրավիճակը: Արդյունքում ստեղծվում է եզրային հաշվարկ:
Ընկերության գլխավոր նպատակը վերամշակման հզորության բարձրացումն է, քանի որ այն երաշխավորում է ավելի արագ հասանելիություն և արձագանքման ժամանակ: Միևնույն ժամանակ, Edge computing-ն առաջարկում է այս երկուսն էլ:
Բացի այդ, խնդիր կար համակարգչային ցանցերի միջոցով կարևոր տվյալներ ուղարկելու հետ, սակայն եզրային հաշվարկը լուծում է այն՝ տվյալների վերլուծությունը մոտ պահելով աղբյուրին:
Edge computing-ը, ամենահիմնականում, մշակումն ու տվյալների պահպանումն ավելի մոտ է դնում տվյալներ հավաքող սարքերին, այլ ոչ թե կախված է կենտրոնական կայքից, որը կարող է լինել հազարավոր մղոն հեռավորության վրա:
Բացի այդ, եզրային հաշվարկն ունի ավելի արագ արձագանքման ժամանակների և թողունակության խնայողության առավելությունը: IoT-ը եզրային հաշվարկների ընդհանուր տերմինն է, այնուամենայնիվ, կա ընդհանուր սխալ ընկալում, որ երկուսը փոխարինելի են:
Բացի այդ, 1990-ականներին ամպային տեխնոլոգիայի զարգացումը ծայրամասային հաշվողական էր: Բացի այդ, այն զգալիորեն տարբերվում է քվանտային հաշվարկից:
Առավելությունները
- Տվյալների արագ մշակումը, վերլուծությունը և արձագանքման ժամանակները, որոնք տրամադրվում են եզրային հաշվողական տեխնոլոգիաներով, հնարավորություն են տալիս իրական ժամանակի ծառայություններին: Արագ արձագանքը կարևոր է ավտոմատ մեքենա վարելու, խելացի արտադրության, վիդեո մոնիտորինգի և տեղորոշման իրազեկման այլ հավելվածներում, այդ իսկ պատճառով այն սպառողներին առաջարկում է արագ արձագանքման ծառայությունների ընտրություն: Օրինակ, իրական ժամանակում համակարգչային տեսողության հավելվածները հնարավոր են դառնում եզրային հաշվարկների միջոցով:
- Սարքի վրա հաշվարկելը նվազեցնում է ցանցով ուղարկվող տվյալների քանակը, նվազեցնում է փոխանցման արժեքը և ցանցի հզորության պահանջարկը, նվազեցնում է տեղական սարքավորումների կողմից օգտագործվող էներգիան և մեծացնում հաշվողական արդյունավետությունը:
- Հավելվածները, որոնք օգտվում են ավելի արագ արձագանքման ժամանակից, ինչպիսիք են ընդլայնված իրականությունը և վիրտուալ իրականությունը, օգուտ են քաղում ծայրամասային հաշվարկներից:
- Եզրային հաշվողական տեխնոլոգիաների օգտագործումը կարող է բարձրացնել ծառայությունների կայունությունը, ամրությունը և մատչելիությունը: Առաքելության համար կարևոր կիրառություններում, որտեղ ցանցի անջատումները կարող են աղետալի հետևանքներ ունենալ, կարևոր է սարքի վրա միացված համակարգերի ամուր հուսալիությունը (օրինակ՝ բժշկական մոնիտորինգ կամ տրանսպորտային համակարգեր):
- Edge computing-ը կարող է նվազեցնել ցանցի ծախսերը, շրջանցել թողունակության սահմանափակումները, արագացնել տվյալների փոխանցումը, դադարեցնել ծառայության ընդհատումները և առաջարկել ձեզ ավելի շատ վերահսկողություն կրիտիկական տվյալների հոսքի նկատմամբ: Ե՛վ դինամիկ, և՛ ստատիկ քեշավորումը հնարավոր է բեռնման ժամանակի նվազման և օգտատերերին առցանց ծառայությունների ավելի մեծ հարևանության շնորհիվ:
- Ծառայությունները, որոնք օգտագործում են եզրային հաշվարկներ, ավելի վստահելի են, ավելի արագ և ավելի քիչ ծախսատար: Հաճախորդները օգտվում են ավելի արագ և հուսալի փորձից՝ շնորհիվ եզրային հաշվարկների: Edge-ը վերաբերում է իրական ժամանակի ծառայություններ մատուցողների և ընկերության մոնիտորինգի ցածր ուշացման, բարձր հասանելի հավելվածներին:
Թերությունները
- Եզրային հաշվարկների հետ կապված զգալի խնդիրը դրա արժեքն է: Առանց տեղական եզրային գործընկերոջ, ենթակառուցվածքների կառուցումը թանկ և դժվար է: Անձնակազմը պետք է մի քանի գաջեթներ լավ վիճակում պահի մի քանի վայրերում, ինչը հանգեցնում է սպասարկման հաճախակի բարձր ծախսերի:
- Ցանցի ողջ հարձակման մակերեսը մեծանում է եզրային հաշվարկի միջոցով: Edge սարքերը կարող են լինել կիբերհարձակումների մուտքի կետ՝ հարձակվողին հնարավորություն տալով ներմուծել վնասակար ծրագրեր և վարակել ցանցը:
- Ցավոք, բաշխված միջավայրում ուժեղ անվտանգություն ստեղծելը դժվար է: Տվյալների մշակման մեծ մասը տեղի է ունենում անվտանգության թիմի և կենտրոնական սերվերի ուղիղ տեսադաշտից հեռու: Հարձակման մակերեսը մեծանում է, քանի որ ընկերությունը գնում է նոր մեքենաներ:
Ի՞նչ է քվանտային հաշվարկը:
Շատ բարդություններ և ավելի մեծ քանակությամբ տվյալներ չեն կարող արդյունավետ կերպով մշակվել ավանդական համակարգիչների կողմից՝ իրենց գծային դիզայնի պատճառով: Քվանտային հաշվարկը մշակվում է, որպեսզի կարողանա կառավարել բարդությունը և տվյալների հսկայական քանակությունը:
Քվանտային հաշվարկը, ի տարբերություն ավանդական համակարգիչների, կարող է միանգամից բազմաթիվ հաշվարկներ կատարել՝ հաշվի առնելով բարդությունը: Արդյունքում արդյունքներն ավելի արդյունավետ են։
Օգտագործելով ինտեգրված քվանտային վիճակի հատկանիշներ, ինչպիսիք են սուպերպոզիցիան, միջամտությունը և խաչմերուկում հաշվարկների համար քվանտային հաշվարկը հաշվարկի մեկ այլ տեսակ է:
Քվանտային համակարգիչների օգտագործումը իրականում անհրաժեշտ է հաշվարկներ կատարելու համար: Այնուամենայնիվ, չնայած այն նախագծված էր ավանդական համակարգիչներին փոխարինելու համար, այն կարող էր չկարողանալ:
Այնուամենայնիվ, քվանտային համակարգիչները շատ ավելի արագ են, քան սովորական համակարգիչները ամբողջ թվերի ֆակտորինգում: Գործնականում այն կարող է չաշխատել այնպես, ինչպես ավանդական համակարգիչները, բայց կարող է որոշ հաշվարկներ կատարել շատ ավելի արագ:
Բացի այդ, քանի որ քվանտային համակարգիչները պաշտպանում են Չերչ-Թյուրինգի թեզը, նրանք բոլոր հաշվարկները կանեին այնպես, ինչպես սովորական համակարգիչները և հակառակը:
Այնուամենայնիվ, քվանտային համակարգիչը ավելի քիչ ժամանակային բարդ է, քան սովորական համակարգիչը: Իրականում քվանտային համակարգիչը ապահովում է այնպիսի հնարավորություններ, որոնք նույնական են սովորական համակարգիչներին:
Քվանտային հաշվարկը մշակվել է 1980-ականներին և որևէ գոյություն ունեցող տեխնոլոգիայի զարգացում չէ: Ավելին, այն մեծապես տարբերվում է եզրային հաշվարկից:
Առավելությունները
- Նույնիսկ սուպերհամակարգիչն ավելի դժվար է համարում լուծել խնդիրները, որոնք գնալով ավելի են բարդանում: Դասական համակարգիչը սովորաբար ձախողվում է բարդության բարձր մակարդակի և բազմաթիվ փոխկապակցված գործոնների պատճառով: Այնուամենայնիվ, քվանտային համակարգիչները կարող են հաշվի առնել այս բոլոր գործոնները և բարդությունը՝ լուծում գտնելու համար՝ սուպերպոզիցիայի և խճճվածության գաղափարների պատճառով:
- Հաշվողական տվյալների մոդելավորման համար քվանտային համակարգիչներն ամենաարդյունավետն են: Մշակվել են բազմաթիվ ալգորիթմներ, որոնք կարող են նմանակել երևույթների լայն շրջանակ, այդ թվում՝ եղանակի կանխատեսում, քիմիական մոդելավորում և այլն։
- Google-ն օգտագործում է քվանտային հաշվարկներ՝ որոնման արդյունքները բարելավելու համար: Այս մեքենաներն այժմ թույլ են տալիս Google-ի որոնումները ավելի արագ ավարտել: Քվանտային հաշվարկը կարող է ապահովել առավել համապատասխան արդյունքներ:
- Այս համակարգիչները կարող են զգալիորեն ավելի արագ կատարել հաշվարկները, քան սովորական համակարգիչները: Սուպերհամակարգիչները չեն կարող համապատասխանել քվանտային համակարգիչների հաշվողական հզորությանը: Նրանք կարող են հազար անգամ ավելի արագ մշակել տվյալները, քան սովորական սուպերհամակարգիչները: Քվանտային համակարգիչները կարող են մի քանի վայրկյանում կատարել որոշ հաշվարկներ, որոնք սովորական համակարգչից կպահանջվեն 1000 տարի:
- Ռադարային հրթիռների մշակումը նաև օգտագործում է քվանտային հաշվարկներ: Այս տեխնոլոգիայի կիրառումը կբարձրացնի ռադարային զենքի ճշգրտությունը։
Թերությունները
- Քանի որ այս համակարգիչները մանրամասնորեն մեկնաբանում են տեղեկատվությունը, պահանջվում է -460 աստիճան F ջերմաստիճան: Անհավանական դժվար է տիեզերքը պահել իր ամենացածր ջերմաստիճանում, որն այժմ կա:
- Այն պահանջում է տարբեր ալգորիթմի ստեղծում յուրաքանչյուր տեսակի հաշվարկի համար: Մասնագիտացված ալգորիթմներ են պահանջվում, որպեսզի քվանտային համակարգիչներն աշխատեն իրենց միջավայրում. նրանք չեն կարող գործել այնպես, ինչպես կարող են սովորական համակարգիչները:
- Դրանք մատչելի չեն հանրության համար՝ իրենց բարձր գնագոյացման պատճառով: Քանի որ այս համակարգիչները դեռ մշակման փուլում են, դրանց սխալների մակարդակը նույնպես բավականին բարձր է:
Հիմնական տարբերությունները Edge-ի և Quantum Computing-ի միջև
Edge computing-ը գործողություններ է իրականացնում տվյալների աղբյուրին մոտ կամ մոտ: Սա տարբերվում է ներկայիս ստանդարտից, քանի որ մեր հաշվարկների մեծ մասն այժմ տեղի է ունենում ամպի վրա, ընդ որում մշակման աշխատանքներն իրականացվում են ցրված տվյալների կենտրոնների կողմից:
Ամպային հաշվարկների մեր ընթացիկ կարգավորումները խոչընդոտի են բախվում ուշացման հնարավորության պատճառով, որը երբեմն կոչվում է ուշացում: Մոտ ապագայում ավելի շատ մշակումներ կարող են իրականացվել տեղական մակարդակում. Օրինակ, մեքենայի համակարգչային տեսողության համակարգը կարող է անմիջապես վերլուծել և նույնականացնել լուսանկարները, այլ ոչ թե դրանք փոխանցել ամպին վավերացման համար:
Edge computing-ը կլրացնի, այլ ոչ թե կփոխարինի ամպի հնարավորությունները և կպահանջի մասնագիտացված սարքավորումներ և պրոցեսորներ:
Մյուս կողմից, սովորական համակարգիչը, որը կարող է տվյալներ մշակել միայն 1-ով կամ 0-ով, չի կարող լուծել այնպիսի խնդիրներ, որոնք հաշվողական առումով չափազանց բարդ են:
Քվանտային համակարգիչները, սակայն, կարող են: Այս 1 և 0 բայթերը քվանտային աշխարհում կարող են միաժամանակ գոյություն ունենալ երկու վիճակներում (qubits), ինչը հնարավորություն է տալիս զուգահեռ հաշվարկներ կատարել: Հետևաբար, եթե դուք կառուցում եք երկու քյուբիթ, դրանք կարող են միաժամանակ պարունակել 00, 01, 10 և 11 թվերը:
Քվանտային համակարգիչներն ավելի հզոր են, քան մինչ օրս ստեղծված ցանկացած բան, քանի որ նրանց անհրաժեշտ են եզակի ալգորիթմներ, որոնք ունակ են կատարել նոր առաջադրանքներ: Տասնամյակներ շարունակ հետազոտողները ուսումնասիրել են քվանտային համակարգիչները: Դժվար մասը ցույց է տվել, որ քվանտային համակարգիչը իսկապես քվանտային հաշվարկներ է անում:
Դրա պատճառն այն է, որ քվանտային համակարգում տեղեկատվության ընկալման գործողությունը, երբ այն գտնվում է տարանցման մեջ, փոխում է այդ տվյալների բնույթը:
Պայմանական համակարգիչների գծային կառուցվածքի շնորհիվ ստեղծվել է մշակման այլ ռազմավարություն։ Տվյալների մեծ քանակության և խնդիրների բարդության պատճառով ավանդական համակարգիչները դժվարությամբ են կառավարում դրանք, ինչը հանգեցնում է նրան, որ սպառողները դանդաղ պատասխաններ են ստանում:
Ռեակցիայի ժամանակները մեծացնելու և թողունակությունը պահպանելու համար օգտագործվում են եզրային հաշվարկ և քվանտային հաշվարկ: Նրանց տարբերությունները միմյանցից, սակայն, զգալի են։
- Ի տարբերություն քվանտ հաշվարկ, որը սկսվել է 1980 թվականին, եզրային հաշվարկը սկսվում է 1990-ականներից։
- Եզրին հաշվելը կատարվում է բաշխված հաշվողական մոտեցման միջոցով: Քվանտային վիճակների ինտեգրված հատկանիշները, ինչպիսիք են սուպերպոզիցիան, միջամտությունը և խճճվածությունը, օգտագործվում են քվանտային հաշվարկներում՝ հաշվարկներ կատարելու համար։
- Ի տարբերություն քվանտային հաշվարկի, որն ինքնին հաշվարկման տեսակ չէ, եզրային հաշվարկը ամպային հաշվարկի զարգացում է:
- Edge computing-ը առաջնահերթություն է տալիս տվյալների վրա հիմնված պատկերացումներին, արագ արձագանքներին և օգտատիրոջ դրական փորձին: Քվանտային հաշվարկը, մյուս կողմից, կենտրոնանում է տվյալների վերլուծության և լավագույն լուծումների վրա:
- Մինչ քվանտային հաշվարկն օգտագործվում է այնպիսի տիրույթներում, ինչպիսիք են հաշվողական քիմիան և հետազոտությունը, եզրային հաշվարկն օգտագործվում է IoT-ում և արդյունաբերական IoT-ում:
Եզրափակում
Մշակվել է այլընտրանքային մշակման ռազմավարություն՝ պայմանավորված սովորական համակարգիչների բավականին ակնհայտ գծային կառուցվածքով:
Տվյալների բարդությունն ու ծավալը երկուսն էլ աճում են, ինչը սովորական համակարգիչների համար ավելի դժվար է դարձնում այն, ինչը հանգեցնում է արձագանքման դանդաղ ժամանակի և օգտվողի վատ փորձի:
Եզրային հաշվարկը և քվանտային հաշվարկն այնուհետև օգտագործվում են ավելի արագ արձագանքման ժամանակների և թողունակության խնայողության համար: Բայց դրանք միմյանցից մեծապես տարբերվում են կարևոր առումներով։
Բաշխված հաշվարկման մեթոդը, որը կոչվում է եզրային հաշվարկ, պահպանում է մշակումը և տվյալների պահպանումը մոտ տվյալների աղբյուրներին: Ենթադրվում է, որ այն ստեղծվել է արձագանքման ժամանակները բարելավելու և թողունակությունը խնայելու համար:
«IoT» և «Edge» տերմինները սովորաբար օգտագործվում են որպես փոխադարձաբար: Մյուս կողմից, IoT-ը եզրային հաշվարկում վերացական հասկացություն է:
Հաշվարկների մի տեսակ, որը հայտնի է որպես քվանտային հաշվարկ, օգտագործում է քվանտային վիճակների սուպերպոզիցիայի, միջամտության և խճճվածության հատկությունները:
Ավելի արագ հաշվարկի համար մշակվելիս քվանտային հաշվարկը կարող է չկարողանալ լուծել բոլոր դժվարությունները: Այնուամենայնիվ, այն ավելի արագ կկատարի ամբողջ թվերի ֆակտորիզացիա, քան ավանդական համակարգիչները: Այնուամենայնիվ, այն ունակ էր շատ ավելին, քան սովորական համակարգիչները:
Թողնել գրառում