理系にゅーす

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シミュレーション

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1: 2018/12/20(木) 09:49:54.69 ID:CAP_USER
実用化されれば破壊的なインパクトを持つことで注目を集めている量子コンピュータ。この1年で、量子コンピュータの技術が急速に進展した。もし現在の技術トレンドが順調に続くならば実用的な量子コンピュータは2035年頃に登場すると期待できるが、乗り越えなければいけない技術課題も山積している。量子コンピュータ研究の最前線に立つ産業技術総合研究所(産総研)の川畑史郎氏に、現場研究者の視点で、研究開発の現状、課題、展望を解説してもらった。(JBpress)

■量子コンピュータは「夢のコンピュータ」なのか

「量子コンピュータ」とは、量子力学の原理を情報処理に積極的に利用したコンピュータである。

従来のコンピュータ(以下「古典コンピュータ」と呼ぶ)における情報の最小単位は0と1、すなわち「ビット」である。一方、量子コンピュータでは、0と1の重ね合わせ状態である「量子ビット」が情報処理の基本単位だ。もし、300量子ビットの量子コンピュータが存在すれば、2^300(2の300乗)の重ね合わせが実現できる。この数字は、宇宙を構成する全原子数2^261個よりも大きいという、天文学的に膨大な数である。量子コンピュータにおいては、この重ね合わせ状態に対して並列に情報処理を行う。その後、干渉効果を利用して答えが得られる確率を巧みに増幅して、答えを読み出す。

したがって、量子ビット数が1つ増えると並列度は2倍、量子ビットがn個増えると並列度は2^n倍、というように、指数関数的に増大する。一方古典コンピュータは「32ビットから64ビット」のようにビット数が2倍になると表現できる情報量が2倍になるだけで並列度は増大しない。このように、ビット(量子ビット)数と性能の関係が、量子コンピュータと古典コンピュータでは大きく異なる点に注意してほしい。

それでは、量子コンピュータは古典コンピュータの性能を圧倒的に上回る「夢のコンピュータ」なのだろうか?

実は、そう言い切ってしまうのはあまり正確ではない。古典コンピュータに対して量子コンピュータが指数関数的に高速になることが証明されている数学的問題はわずか60個程度である。だが、「それだけか」とがっかりする必要はない。その60個の中に、産業応用上極めて重要な問題が含まれている。それが、量子化学シミュレーションと量子機械学習である。つまり創薬(新薬の開発)、新材料設計、人工知能などの分野では、商用化された量子コンピュータによって圧倒的な処理性能が得られ、破壊的なインパクトがもたらされると期待されている。

続きはソースで
ダウンロード (1)


引用元: 【量子コンピュータ】1年で集積度が驚異的に向上、量子コンピュータ実用化は2035年か

【量子コンピュータ】1年で集積度が驚異的に向上、量子コンピュータ実用化は2035年かの続きを読む

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1: 2018/10/11(木) 21:49:21.11 ID:CAP_USER
■動画
Supercomputer Simulation Reveals Supermassive Black Holes https://youtu.be/uDhDZi9Qxhk



よーわからんけどカッコいいぃぃ。重力レンズゥゥゥ!

NASAが新しいスパコンにアインシュタインの相対性理論を採り入れ、ふたつの超大質量ブラックホールがグルグルと回転する様子をシミュレートしました。

このシミュレーションにより、科学者たちにとってブラックホールが融合時にどのように動き、かつどのように光を発するのか? その理解が深まるようになっています。

これは銀河が合併する凄まじい宇宙イベントですが…チョイチョイ起こる現象だというからオドロキです。

動画によりますと、一番外側の輪はガスで、ぶつかり合うふたつのディスクの中心がブラックホールとのこと。回転するに従い、ガスが環状の軌跡を描くのです。ちなみに、ディスクがぶつかる接点の黒丸は、シミュレートされないエリアなんですって。実際はここどうなってるんでしょうね?

■回転時に見られるもの
磁力と重力がガスを熱くさせ、赤外線とX線の光を放出します。ですが我々の視点では真横から見ることになり、過密な重力が宇宙時間を歪めるのです。それが重力レンズ効果を生み、ブラックホール及びガスの球がすれ違うたびグニャグニャに見えることに…。

■しかし誰も見たことがない
チョイチョイ起こる現象だという割には、実は地球上の科学者たちは誰もふたつの超大質量ブラックホールが合体する様子を見たことがないんですって。なぜならそれは、この地球からあまりに遠すぎる銀河で起こっているから。

続きはソースで

360-degree Simulated View of the Sky Between Two Supermassive Black Holes https://youtu.be/Em4OFLjMux0


https://assets.media-platform.com/gizmodo/dist/images/2018/10/05/181005_blackhopes-w1280.jpg

https://www.gizmodo.jp/2018/10/nasa-simulations.html
ダウンロード (1)


引用元: 【宇宙】〈動画〉正気を失いそう。NASAがふたつの超大質量ブラックホールが融合する姿をシミュレートした動画が控えめに言ってヤバい

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1: 2018/08/05(日) 18:47:41.76 ID:CAP_USER
天文衛星「すざく」などによる観測とシミュレーション研究により、天の川銀河の中心から噴出するガンマ線バブルとX線で見られる巨大ループ構造が、共に1000万年前に起こった大爆発の痕跡である証拠が突き止められた。
【2018年8月2日 早稲田大学】

宇宙には多数の銀河が存在しており、その中には強い電波や激しいジェットを放射するなど活発な活動を示すものも見られる。

現在の天の川銀河は活動性を示さず、静かで大人しい状態にあるが、過去には激しく活動をしていた可能性を示す観測的な証拠が見つかりつつある。2010年には、天の川銀河の中心から銀河円盤の上下方向に差しわたし5万光年にわたって広がる、巨大なガンマ線バブル「フェルミ・バブル」が発見された。もしこのバブルが爆発的に形成されたとすれば、かつて天の川銀河の中心は今より1億倍も明るかったと推測される。

一方、1970年代から、全天にまたがる巨大ループ構造「ループ1」が電波やX線波長で観測されてきた。これまではこのループについて、太陽系から400光年の近距離にある超新星残骸だと考えられてきたが、フェルミ・バブルを形成した大爆発によって作られた、約3万光年彼方に存在する構造という可能性も考えられる。

早稲田大学理工学術院の片岡淳さんたちの研究チームは、日本のX線天文衛星「すざく」やNASAの天文衛星「ニール・ゲーレルス・スウィフト」を用いて、フェルミ・バブルを包む高温ガスや巨大ループ構造を網羅的に観測し、ループ構造までの距離や生成起源を調べた。

続きはソースで

ガンマ線全天図とガンマ線バブル、X線全天図と巨大ループ構造
(上)ガンマ線全天図とフェルミ・バブル、(下)X線全天図と巨大ループ構造
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/08/13115_allsky.jpg
フェルミ・バブルと巨大ループ、太陽系の位置関係
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/08/13116_position.jpg

http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10077_loop
ダウンロード


引用元: 【宇宙】天の川銀河の巨大ループ構造が1000万年前に起こった大爆発の痕跡である証拠が突き止められる[08/02]

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1: 2018/07/18(水) 20:27:36.03 ID:CAP_USER
天王星の自転軸の傾きがほぼ横倒しになっている原因は天体の衝突によるものだと考えられていたが、シミュレーションの結果からより詳細な進化の過程が明らかにされた。
【2018年7月17日 NASA/ダラム大学】

天王星の自転軸は公転面に対して97.9度傾いており、ほぼ横倒しの状態で太陽の周りを回っている。
この大きな傾きの原因は約40憶年前に起こった天体衝突によるものだと考えられているが、その詳細までは明らかになっていなかった。

英・ダラム大学のJacob Kegerreisさんたちの研究チームはコンピューターシミュレーションによって、天王星の自転軸の傾きに影響を与えたとされる衝突を詳しく調べた。


天王星の形成シミュレーションの動画。衝突してきた天体の氷物質が紫色で岩石物質が茶色、天王星の氷物質が明るい灰色で岩石物質が濃い灰色で、それぞれ表されている。
薄い青は天王星の大気(提供:Jacob Kegerreis/Durham University)

続きはソースで

■ハッブル宇宙望遠鏡が2000年8月に撮影した天王星
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/07/12832_uranus.jpg

■シュミレーション映像
天王星の形成シミュレーションの動画。衝突してきた天体の氷物質が紫色で岩石物質が茶色、天王星の氷物質が明るい灰色で岩石物質が濃い灰色で、それぞれ表されている。薄い青は天王星の大気
Uranus Giant Impacts: Low Angular Momentum https://youtu.be/YGA98z09N40



アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10039_uranus
ダウンロード (2)


引用元: 【宇宙】〈シュミレーション映像あり〉シミュレーションで明らかになった天王星の形成過程[07/17]

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1: 2018/05/30(水) 11:41:28.53 ID:CAP_USER
藤井啓祐 理学研究科特定准教授、富田章久 北海道大学教授、福井浩介 同博士課程学生らの研究グループは、光を用いた量子コンピュータを、現在の技術レベルで実現させる方法を開発しました。

 本研究成果は,2018年5月25日に、米国科学誌 「Physical Review X」に掲載されました。

■本研究成果のポイント
・光を用いた量子コンピュータの実現には, 量子ビットの誤り率を非常に小さくする必要があった。
・量子ビットの誤り耐性を最大限引き出す方法とノイズに強い量子ビットの配列法により, 現在の技術レベルでも量子コンピュータを実現できる方法を開発。
・光を用いた量子コンピュータの現実的な構成法を世界で初めて明らかにした先駆的な研究であり, この分野の発展をさらに加速させることが期待される。

■概要
 量子コンピュータは,量子力学の重ね合わせの原理を利用することで,素因数分解,分子の性質・化学反応のシミュレーションなどを現在のコンピュータより遙かに高速に処理できることが期待されており,世界各国で盛んに研究・開発されています。
本研究グループでは、大規模な量子計算の実現に有利であるとされる光に注目してきましたが、光を用いた量子計算の実現には,370兆回の演算当り1回以下の誤りしか許されず,現在の技術レベルでは達成が非常に困難でした。

 しかし、今回、本研究グループは,誤りの発生を極限まで抑えながら量子ビットを配列する方法を新たに提案しました。

続きはソースで

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180525_3/01.jpg

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180525_3.html
ダウンロード (1)


引用元: 【量子ビット】光による量子コンピュータの実現に大きく迫る手法を開発 -従来の100億倍の誤り耐性-[05/29]

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1: 2018/05/26(土) 10:44:58.76 ID:CAP_USER
■AIは未来予測や政策に活用できるか
「AI(人工知能)」という言葉が、あらゆる場面に登場している。

アメリカの未来学者カーツワイルが唱えたいわゆる「シンギュラリティ(技術的特異点)」論ないし
“2045年問題”のように、最高度に発達したAIがやがて人間を凌駕し、さらにはそれが人体改造された人間と結びついて“永遠の意識”が生まれるといった議論も存在する。

また、AIによって人間の仕事ないし雇用の大半が取って代わられ大量の失業が生まれるといった話題は繰り返し論じられている。

しかし昨今の議論を聞いていると、いささかAIの能力が過大評価ないし“神聖化”されているように思われることが多い。

私は1980年代末の2年間をアメリカのボストンで(MITの大学院生として)過ごしたが、当時はAIの「第二次ブーム」と呼ばれている時期で、現在と同様にAI論が非常に盛り上がっており、“病気の診断もすべてAIが行うようになるので医者はいらなくなる”といった議論もよく行われていた。

その後いったんそうした「ブーム」は沈静化し、やがてリバイバルとなったわけだが、そうした流れからも、少し冷静な視点が重要だろう。

いずれにしても、このようにAIに対する社会的関心が高まっている中で、私たちの研究グループ(私を含む京都大学の研究者4名と、2016年6月に京都大学に創設された日立京大ラボのメンバー数名)は2017年9月、AIを活用した日本社会の持続可能性と政策提言に関する研究成果を公表した(「AIの活用により、持続可能な日本の未来に向けた政策を提言」ウェブサイト参照)。

その内容は、AIを活用して2050年頃に向けた約2万通りの将来シミュレーションを行い、併せて採られるべき政策の選択肢を提起するという趣旨のものだった。

“AIを活用した社会構想と政策への活用”という研究はほとんど日本初のものだったこともあり、政府の各省庁、関連機関、地方自治体、民間企業等、各方面から多くの問い合わせをいただき、こうしたテーマに対する関心の高さと手ごたえを感じた(たとえば長野県庁の取り組みについては、「県の政策、AIが提言――18年度、実証研究実施へ」日本経済新聞・長野版2012年2月2日付記事参照)。

ここではその概要を紹介するとともに、その先に展望される日本や世界の未来像について若干の議論を行ってみたい。

■2050年、日本は持続可能か?

今回の研究の出発点にあったのは、現在の日本社会は「持続可能性」という点において“危機的”と言わざるをえない状況にあるという問題意識である。

日本社会が持続可能性において危機的であるということは、多くの事実関係から言えることだが、特に次のような点が重要ないし象徴的な事柄と言えると思われる。

(1)財政あるいは世代間継承性における持続可能性

しばしば指摘されるように、政府の債務残高ないし借金が1000兆円あるいはGDPの約2倍という、国際的に見ても突出した規模に及んでおり、言い換えれば膨大な借金を将来世代にツケ回ししていること

(2)人口における持続可能性

生活保護受給世帯ないし貧困世帯の割合が90年代半ば以降急速に増加しており、格差が着実に広がるとともに、子ども・若者への支援――筆者が「人生前半の社会保障」と呼んできたもの――が国際的に見てきわめて手薄いことから、若年世代の困窮や生活不安が拡大し、このことが低出生率あるいは少子化の大きな背景となっていること

続きはソースで

関連ソース画像
https://contents.gunosy.com/5/26/a73f6048e48b5155f19aa22c998f47c6_content.jpg
https://contents.gunosy.com/5/26/3eb92a2ce62e713e80b121798c4c1bce_content.jpg
https://contents.gunosy.com/5/26/e206704d62459c58760e93b38f583d05_content.jpg

現代ビジネス
http://gendai.ismedia.jp/articles/-/55695
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引用元: 【人工知能】2050年まで日本は持つのか?AIが示す「破綻と存続のシナリオ」[05/26]

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