Мне любопытно, какие усилия были предприняты на сегодняшний день, чтобы определить виртуальные компьютерные миры на основе физики, которую мы знаем в реальном мире?
Я думаю, было бы здорово начать с атома, определяющего атом класса с характеристиками атомного номера, веса и т. д., затем смоделировать взаимодействие этих атомов и попытаться создать гелий, водород, кислород и т. д. Свяжите это с компьютером. графический движок и вуаля. ; ) Я знаю, что это серьезное упрощение, и вы могли бы перейти к кваркам или чему-то еще, но вы поняли идею. Мне любопытно изучить дискуссию о том, какие здесь есть узкие места.
Возможно, моделирование взаимодействий между виртуальными атомами невозможно (слишком большое число для расчетов на современном оборудовании). Может быть, квантовые вычисления имеют здесь преимущества? Может быть, предпринимаются попытки смоделировать взаимодействие между более крупными молекулярными конструкциями... или даже абстракцией размером с человеческую клетку? Было бы интересно обсудить, что здесь теоретически возможно.
Что заставило меня задуматься об этом, так это в контексте искусственного интеллекта. Если бы вы могли сделать снимок физического мира и загрузить его в эту гипотетическую модель... что бы это значило, т.е. своего рода мозг?
Есть несколько загадок, с которыми приходится сталкиваться в вычислительной науке. Во-первых, вы должны делать упрощения, чтобы иметь хоть какую-то надежду на проведение вычислений, которые выполнимы с учетом технологических ограничений, и по той же причине вы должны ограничить объем того, что вы моделируете, какой-то подсистемой вселенной.
Но вот более тонкая загадка: даже с бесконечными вычислительными ресурсами, что именно вы узнаете, воссоздав виртуальную вселенную? Вы просто получите копию того, что уже существует. Искусство состоит в том, чтобы сделать как можно больше упрощений, которые по-прежнему позволят вам уловить сложность, которую вы пытаетесь смоделировать. Только когда вы сделали это, вы действительно чему-то научились.
Эти вычисления занимают очень много времени.
Даже с помощью самых передовых методов, компьютеров и строгих приближений в настоящее время невозможно воспроизвести с помощью молекулярного моделирования более нескольких микросекунд одной белковой молекулы, не говоря уже о мире!
Давайте реальные цифры. Вы спрашиваете, убьет ли вас уже взаимодействие между атомами? Нет, это еще хуже.
Возьмем атом железа. У него 26 электронов. Это означает, что в реальном пространстве ваша волновая функция является функцией 26 трехмерных координат, .
Предположим, что мы довольны чрезвычайно грубой реальной космической сеткой. Скажем, по 10 очков в каждую сторону. Это значит точек на координату. Это означает, что мы должны хранить записей, чтобы записать только эту одну волновую функцию.
Это то же самое, что .
Нам нужно битов для каждой записи, так что давайте увеличим показатель степени до 79.
Это число больше, чем количество атомов во Вселенной, поэтому нет никаких шансов получить компьютерную модель физического мира, начинающуюся с атомного уровня. Вот почему более простые модели так важны в физике конденсированных сред.
Виртуальные компьютерные миры (виртуальная реальность, игры...) почти полностью основаны на подмножестве классической физики.
Квантово-механические методы требуют больших затрат времени и памяти. Точные квантово-химические методы применимы только к небольшим молекулярным системам и плохо масштабируются. Например, для расчета энергии CCSD(T) для пары аминокислот аланин-аланин потребуется около двух лет, и он будет масштабироваться в 128 раз при удвоении размера системы; т. е. для завершения вычисления двух пар потребовалось бы около 256 лет. Учтите, что в одной молекуле ДНК могут быть миллионы пар, и вы начнете понимать всю сложность. И все это для стационарной системы! Динамическое исследование гораздо более требовательно. Из-за отсутствия достаточно мощных суперкомпьютеров,
Обратите внимание, что это не простой вопрос времени. Хранение стандартного уравнения, используемого в ЯМР для относительно «большой» квантовой системы (1000 уровней), требует порядка 7 ГБ памяти. Ни у одного известного компьютера нет достаточно памяти, чтобы решить это уравнение.
бутерброд
пользователь10851
Райан Р.