70 lat tradycji. Inspirujemy Prowokujemy Dyskutujemy

fot. Leszek Szymański/PAP

Intuicja w świecie nano

Pracujemy nad urządzeniami, które by przypominały neurony ludzkiego mózgu. I choć jesteśmy na początku drogi, przypuszczam, że tu właśnie należy się spodziewać przełomu technologicznego.

Anna Mateja: Gdzie dzisiaj uprawia się fizykę?

Tomasz Dietl: Skoro czasami mam ochotę wpisać do rubryki w dokumentach: „fizyk konferencyjny”, bo tak dużo czasu spędzam na zjazdach, znaczy to, że współczesna fizyka powstaje nie tylko w laboratoriach. Co więcej, gdybym nie wykorzystywał czasu spędzanego na lotniskach i w samolotach do pracy, traciłbym mnóstwo dni. Spotkania naukowców odbywają się przecież na różnych kontynentach, na dodatek pracuję w kilku miejscach, m.in. na Uniwersytecie Tohoku w Sendai w Japonii. Przypuszczam jednak, biorąc pod uwagę postęp w rozwoju potrzebnego oprogramowania, że coraz więcej konferencji będzie się odbywało wirtualnie. Nie tylko odczyty, ale także, co szczególnie dla uczestników interesujące, nieformalne spotkania w kuluarach.

 

Dzięki łączom światłowodowym będziecie wybierać w czasie lunchu miejsce w konferencyjnej stołówce, by porozmawiać, np. o tajnikach spintroniki?

Jak najbardziej – to kwestia software’u i budowy odpowiednich sal. Ludzie, mimo że oddaleni od siebie o tysiące kilometrów, będą rozmawiali o tym, nad czym aktualnie pracują. Na konferencję przyciąga bowiem możliwość nawiązania bezpośredniego kontaktu i porozmawiania o tym, czego nie ma jeszcze w artykułach naukowych. Albo poznania szczegółów technicznych przeprowadzonych doświadczeń, których też się nie opisuje w czasopismach, a co pozwala zaoszczędzić kilka miesięcy pracy. Naukowcy zachowają poczucie bycia razem, ale myśli będą mogli wymieniać także w indywidualnie prowadzonych rozmowach.

 

Spintronika, jedna z najbardziej rozwojowych dziedzin fizyki ciała stałego i elektroniki, którą Pan się zajmuje, ma swoje zasługi w wymyślaniu hardware’u dla tego rodzaju przedsięwzięć. Za publikacjami popularnonaukowymi Pana Profesora dopowiadam, że spintronika wykorzystuje właściwości elektronów obracających się wokół własnej osi. Nazywamy to spinem. W materiałach ferromagnetycznych (należy do nich np. żelazo) spiny wszystkich elektronów obierają jeden kierunek. Powstaje w ten sposób makroskopowy moment magnetyczny, zdolny reagować na zewnętrzne pole magnetyczne. Co z kolei wykorzystuje się m.in. do zapisania informacji na namagnesowanej taśmie lub płycie. W pracach autorstwa Pana zespołu, jakie ukazały się na ten temat w „Nature” i „Science”, pokazaliście, jak można sterować namagnesowaniem czy pojedynczymi spinami metodami znanymi z fizyki półprzewodników. To z kolei dało podstawę do opracowania nowych materiałów, które łączą właściwości ferromagnetyków z półprzewodnikami. Wszystko po to, by otrzymać elektronikę nowej generacji: twarde dyski o większej pojemności, energooszczędne mikroprocesory, uniwersalne pamięci magnetyczne.

A dalekosiężnym celem naszych badań jest poprawa szybkości gromadzenia, przetwarzania i przesyłania informacji, przy ograniczeniu zasobów zużywanej na to energii. To znana prawidłowość, że postęp technologiczny prowadzi do odkryć, które przekraczają naszą wyobraźnię. Zmiany, jakie zaszły w sposobach przesyłania informacji (vide telefonia komórkowa), dobitnie nam to pokazały.

Z trudem, ale jednak potrafimy sobie wyobrazić wirtualnie przeprowadzane konferencje, które wytworzą poczucie udziału we wspólnym przedsięwzięciu, nie utrudniając kontaktów między poszczególnymi jego uczestnikami.

Albo automatycznie prowadzone samochody czy roboty, które potrafią pielęgnować osoby starsze lub chore. Realizacja każdego z tych pomysłów wymaga dużych mocy obliczeniowych. A przecież są i takie idee, które – dopóki nie pokonamy kolejnych progów poznania – przekraczają naszą wyobraźnię.

Jedną z nich jest możliwość selekcji zebranych informacji. Do tej pory przetwarzaliśmy dane w systemie zero-jedynkowym, a więc wykorzystując „cud” cyfryzacji danych, zapisywaliśmy wszystko, co zostało napisane, narysowane, sfotografowane czy powiedziane, jako ciąg zer i jedynek. Dzięki temu poszerzyliśmy możliwości przechowywania i przesyłania informacji na skalę, która jeszcze kilkadziesiąt lat temu była niewyobrażalna. Teraz naszą ambicją jest nie tyle dalsze poszerzanie zdolności gromadzenia informacji, ile ich selekcja – wyławianie z gigantycznych zasobów, jakie potrafimy stworzyć, tych danych, które są nam aktualnie potrzebne.

Kolejna idea, która naukowców inspiruje, to opanowanie zasad działania układów biologicznych. Przedstawiając sprawę na przykładzie: nasz mózg wciąż szybciej rozpoznaje rysy twarzy ludzkiej niż jakakolwiek maszyna. Człowiek do porównania twarzy ze zdjęciem potrzebuje bowiem ułamka sekundy, maszyna – kilkunastu sekund. I to jest ciekawe zagadnienie: jak i dlaczego mózg to potrafi? Dlaczego automatycznie rozpoznajemy kształty, nawet gdy poruszamy się z prędkością 150 km na godzinę? Okazuje się, że mózg nie przetwarza informacji w oparciu o system zero-jedynkowy. Neurony pozwalają mu prowadzić zapis płynny, czyli nie tylko 0, 1, 0, 1 itd., ale 1, 2, 3, 4, 5… Są one na tyle pojemne, że liczba zapisywana przez neurony za jednym razem jest większa niż ta, którą w ogóle potrafimy wygenerować we współczesnych komputerach. W związku z tym pracujemy nad urządzeniami, które by przypominały neurony ludzkiego mózgu. I choć jesteśmy na początku drogi, przypuszczam, że tu właśnie należy się spodziewać przełomu technologicznego. Takiego, który pozwoli nam np. rozpoznawać twarze szybciej, niż pozwala na to nasz mózg. Wtedy może się okazać, że sztuczna inteligencja jest w stanie z większym sukcesem niż człowiek mierzyć się ze skomplikowanymi operacjami logicznymi. Mimo że w tym momencie jest on w tym niezastąpiony. — pełna wersja tekstu dostępna jest w drukowanych i elektronicznych wydaniach Miesięcznika Znak

 
 

Zapisz się do newslettera!

Otrzymasz 35% kod rabatowy na dowolny numer miesięcznika oraz informacje o promocjach, wydarzeniach i spotkaniach autorskich

email marketing zapewnia MailPlanner

Newsletter