211service.com
Datorzinātnes evolūcija
1958. gadā Chaim Pekeris pabeidza nozīmīgu projektu datorzinātnēs. Būdams Izraēlas Veizmaņa Tehnoloģiju institūta fiziķis, viņš aizraujas ar salīdzinoši jauno kvantu mehānikas zinātni un tās potenciālu, lai no pirmajiem principiem izskaidrotu atomu uzvedību.
Tomēr radās problēma. Šrēdingera izstrādātais vienādojums, kas varētu veikt šo darbu, bija pārāk sarežģīts, lai vienkārši mirstīgais to varētu apstrādāt. Šķietami neiespējami to izmantot, lai noteiktu pat zema hēlija atoma elektroniskās enerģijas līmeni.
Chaim tomēr bija ideja: kāpēc gan neizmantot sākumposmā datorzinātnes jomu, lai veiktu šo darbu.
Šodien Kristofs Koutšans un Dorons Zeilbergers analizē darbu, ko viņš veica vairāku gadu garumā, un salīdzina to ar pieeju, kādu viņi izmantotu problēmai šodien. Tas padara interesantu lasīšanu.
Chaima uzdevums bija monumentāls. Vispirms viņam bija jāpārliecina Vīzmaņa institūts un tehniskā komiteja, tostarp Einšteins un fon Neimanis, izveidot datoru. Einšteinu bija grūti pārliecināt, bet galu galā viņu uzvarēja fon Noimans.
Izraēlas pirmais elektroniskais dators WEIZAC tika izveidots no 1954. gada līdz 1954. gadam. Saskaņā ar Wikipedia datiem WEIZAC bija asinhrons dators, kas darbojās ar 40 bitu vārdiem. Instrukcijas sastāvēja no 20 bitiem: 8 bitu instrukcijas koda un 12 bitu adresēšanai. Atmiņai tai bija magnētiska cilindra, kurā varēja saglabāt 1024 vārdus.
Šodien jūs iegūsit lielāku apstrādes jaudu no veļas mazgājamās mašīnas.
Pirms dators varēja iesaistīties, Pekerim bija jāizstrādā, kā aprakstīt divus hēlija atoma atomus un kodolu, izmantojot tādus periodiskus daļējus diferenciālvienādojumus, kādus dators varētu apstrādāt. Rezultāts bija ievērojams 33 terminu vienādojums, ko viņš atvasināja ar roku, viens aprēķins, kam Koutschan un Zeilberger aplēsēm vajadzēja būt 20 cilvēku stundām.
Dators nekā bija jāieprogrammē mašīnkodā. Tas nozīmē, ka tas ir pilnībā jāraksta 0 s un 1 s, un tam viņš piesaistīja palīdzību no agrīna pašmācīta programmētāja, vārdā Yigal Accad.
Pēc tam šī programma WEIZAC bija aizņemta mēnešiem ilgi, beidzot izveidojot tabulu kopu, kas apraksta hēlija atoma enerģijas līmeņus, pirmo reizi tas tika izdarīts precīzi.
Tātad, kā Mūra likums ir ietekmējis šo procesu, jautājiet Koutschan un Zeilberger.
Viņi atkārtoja Peķera projektu, izmantojot modernos datorzinātņu rīkus, lai redzētu, kā viņi salīdzina.
Viņi saka, ka skaitlisko aprēķinu — WEIZAC paveikto darbu — var pabeigt sekundes daļā jebkurā klēpjdatorā.
Viņi arī norāda, ka programmēšana ir daudz vienkāršāka, pateicoties daudzajām augsta līmeņa programmēšanas valodām, kas pieejamas mūsdienās. Par laimi mūsdienās dažiem cilvēkiem ir jājaucas ar mašīnkodu.
Bet, iespējams, pats pārsteidzošākais ir tas, ka diferenciālvienādojumu izstrādes algebru mūsdienās var veikt arī daudz ātrāk, izmantojot datoralgebras programmas, piemēram, Mathematica un Maple.
Koutschan un Zeilberger saka, ka viņiem izdevās saīsināt šo projekta daļu, kas Pekeris aizņēma vismaz 20 stundas, 2 stundu sesijā.
Tas ir aizraujošs pētījums un dažos veidos arī pretintuitīvs. Lai gan ir viegli pamanīt daudzos uzlabojumus, kas ir uzlabojuši aparatūru, no šī darba ir skaidrs, ka programmatūras paātrinājums ir ierobežotāks.
Konkrētāk, uzlabojums no 20 stundām līdz 2 stundām laikā, kas nepieciešams šīs problēmas algebras veikšanai, ir pārsteidzoši mazs uzlabojums 50 gadu periodā.
Taču, ņemot vērā problēmas būtību, ir grūti iedomāties, kā var būt iespējami turpmāki uzlabojumi. Kāda veida datora algebras programmatūra varētu ļaut cilvēkam ieprogrammēt, lai minūtēs vai sekundēs izstrādātu šāda veida diferenciālvienādojumus.
Protams, ierobežojošais faktors šeit nav programmatūra, bet gan “mitrā programmatūra”. Tas nozīmē, ka nākamās paaudzes uzlabojumiem vai nu būs jākoncentrējas uz mitrā programmatūras uzlabošanu vai tās pilnīgai izņemšanai no cikla.
Atsauce: arxiv.org/abs/1006.0200 : 1958. gada Pekeris-Accad-WEIZAC vadošā sadarbība, kas aprēķināja divu elektronu atomu zemes stāvokļus (un tā 2010. gada Redux).