第11章 算力的证明(1 / 1)

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成功了。

那其貌不扬的芯片原型,正安静地运行在自制的低温测试座里,笔记本电脑屏幕上“系统就绪”的提示,像一枚烙印,灼烧着林枫的视网膜。

狂喜过后,一种更深的渴望攫住了他——他需要真正“感受”到这份力量,需要用无可辩驳的数据,来证明这跨越时代的算力并非虚幻。

他做的第一件事,是进行一系列基准测试,但并非市面上那些为经典计算机设计的程序。

他根据芯片的量子特性,连夜编写了几个简单的、却直指核心的验证程序。

测试一:量子随机数生成扩展。

他再次运行了随机数生成,但这一次,他要求生成1 tb 的完美随机数据流。

命令发出,笔记本电脑的硬盘指示灯疯狂闪烁。

系统资源监视器显示磁盘写入速度瞬间飙升至接口极限(约 600 b/s),并且在短短 28分钟 内,一个1tb大小的文件便生成完毕。

林枫使用nist统计测试套件进行验证,所有指标完美通过,随机性无可挑剔。这对于密码学、蒙特卡洛模拟等领域是梦寐以求的资源。

测试二:大规模线性方程组求解。

他构建了一个包含10,000个变量的稠密线性方程组。

在经典计算机上,即使使用迭代法并调用优化过的bs库,求解如此大规模的方程组也需要可观的时间。

林枫将问题转化为量子线路模拟,通过变分量子线性求解器(vqls)的简化模型进行处理。

芯片运行了不到5秒,结果便已返回。案对比,相对误差低于 10-12。

测试三:多体量子系统模拟。

他尝试模拟一个包含30个相互作用自旋 的伊辛模型在横向磁场下的时间演化。

这是一个随着粒子数增加,计算复杂度呈指数级爆炸的问题。

在经典计算机上,精确模拟30个自旋已经需要相当大的内存和计算时间。

林枫配置好参数,启动了模拟。

屏幕上,量子态随时间演化的复杂概率幅以前所未有的速度被计算出来,整个过程耗时 17秒。

他记得一篇论文中提到,在拥有数万个核心的顶级超算上,完成类似规模的精确模拟也需要数分钟。

初步测试的结果令人心惊。林枫深吸一口气,决定玩个大的。

他要挑战一个更接近现实世界、计算量也更为恐怖的难题——蛋白质折叠动力学模拟。

他选择了一个中等大小、约 200个氨基酸 残基的蛋白质(类似于溶菌酶),模拟其在生理环境下的微秒级折叠过程。

这在现代计算生物学中是一个巨大的挑战,因为涉及原子间相互作用(力场计算)、溶剂效应、以及跨越多个时间尺度的构象变化。

在经典计算机上,这种模拟通常需要依赖超级计算机集群,使用像groacs、nad这样的专业软件,运行微秒级别的模拟可能需要数周甚至数月。

林枫没有超级计算机,他只有一台旧笔记本电脑和那块深灰色的原型芯片。

他当然没有现成的量子算法能直接解决蛋白质折叠问题,但他想到了一个取巧的办法——利用量子芯片恐怖的并行处理能力和优化搜索能力。

他构思了一个方案:

1 将蛋白质的构象空间(所有可能的原子空间位置组合)进行离散化和编码,映射到一个巨大的、高维的能量地貌图上。

2 利用量子叠加态,同时探索能量地貌上的海量可能路径。

3 设计一个混合量子-经典算法。

让量子芯片负责快速评估大量构象的能量和稳定性,而经典计算机部分负责根据量子芯片返回的结果,迭代调整搜索方向,逐步收敛到能量最低的稳定折叠结构。

这只是一个高度简化的模型,忽略了大量细节,但足以测试芯片在面对极端复杂问题时的潜力。

他花了几个小时,将想法转化为代码,定义了简化的力场参数,设定了模拟条件。

这是一个极其粗糙、在专业计算生物学家看来可能漏洞百出的模拟设置。

“开始吧。”林枫点击了运行按钮。

他预想中,即便有量子芯片辅助,这个粗糙的模拟也需要运行几个小时,甚至可能因为模型过于简化而得不到有意义的结果。

然而,就在他点击运行的瞬间,异变发生了!

他的旧笔记本电脑风扇发出了前所未有的、近乎撕裂的狂啸!用率瞬间飙升至100,温度报警图标亮起!

屏幕甚至出现了轻微的闪烁和延迟——这不是量子芯片在计算,这是他的笔记本电脑作为“前台”和控制端,快要被海量的数据交互和处理请求冲垮了!

量子芯片与电脑之间的b接口(尽管是30版本)成为了巨大的瓶颈。

芯片内部,那50个量子比特正在以经典计算机无法理解的方式,并行处理着天文数字般的可能性。

它疯狂地向主机发送着经过初步处理的“提示”和“评估结果”,数据流如同决堤的洪水,瞬间淹没了可怜的木桶通道。

屏幕上,原本应该缓慢变化的蛋白质三维结构图,此刻像中了病毒一样疯狂闪烁、扭曲、变形,各种构象以肉眼根本无法捕捉的速度切换、评估、淘汰……

仅仅23秒后。

风扇的嘶鸣声戛然而止,cpu占用率骤降。

屏幕稳定了下来。

一个结构紧凑、立体结构清晰合理的蛋白质三维模型,静静地旋转显示在屏幕中央。

旁边是能量收敛曲线,已经平滑地下降并稳定在一个低位。模拟日志显示:“模拟完成。

总模拟时间:12微秒。预测折叠构象与已知参考结构(如存在)主干rsd:约 025 纳米。”

林枫张着嘴,半晌发不出任何声音。

23秒!

12微秒的折叠过程!

一个在超算上可能需要耗费巨大资源和人力的任务,在他这台破电脑和自制的原型芯片上,以这样一种近乎暴力、蛮横的方式,完成了!

他知道他的模拟模型极其简单,结果远非完美,更无法直接用于严肃的科学研究。

但是,这展现出的计算潜力是颠覆性的!

它证明了一点:只要算法合适,这块小小的芯片,在解决特定复杂问题时,其效率足以碾压他所知的任何经典计算体系!

这不是简单的快,这是维度的差异!是算力层面的降维打击!

他瘫坐在椅子上,望着那依旧安静、深藏不露的芯片,内心掀起了惊涛骇浪。

他清晰地认识到,自己手中握着的,不仅仅是一块芯片,而是一把能够撬开未来科技大门的、最关键的钥匙。

药物设计、新材料 disvery、人工智能、气候模拟、密码分析……无数个过去受限于计算能力的领域,都将在这股算力洪流面前,敞开全新的大门。

兴奋、震撼,以及一丝隐隐的不安,交织在他心头。

这台旧电脑,因为这颗芯片,已经变成了一个怪胎——一个拥有超算灵魂的破旧躯壳。

他需要为这股力量,找到一个更合适的载体,以及……一个能够安全释放其能量的舞台。

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