Ich bin gespannt, welche Anstrengungen bisher unternommen wurden, um virtuelle Computerwelten auf der Grundlage der Physik zu definieren, die wir in der realen Welt kennen.
Ich denke, es wäre großartig zu sagen, beginnen Sie mit einem Atom, das eine Atomklasse mit den Eigenschaften Ordnungszahl, Gewicht usw. definiert. Modellieren Sie dann, wie diese Atome interagieren, und versuchen Sie, Helium, Wasserstoff, Sauerstoff usw. aufzubauen. Binden Sie dies in einen Computer ein Grafik-Engine und voila. ; ) Ich weiß, dass dies eine große Vereinfachung ist, und Sie könnten auf Quarks oder etwas anderes zurückgreifen, aber Sie verstehen die Idee. Ich bin neugierig auf die Diskussion darüber, was hier die Engpässe sind.
Vielleicht ist es unmöglich, die Wechselwirkungen zwischen virtuellen Atomen zu modellieren (eine zu große Zahl, um sie auf heutiger Hardware zu berechnen). Vielleicht hat Quantencomputing hier Vorteile? Vielleicht gibt es da draußen Bemühungen, Wechselwirkungen zwischen größeren molekularen Konstrukten zu modellieren ... oder sogar eine Abstraktion von der Größe einer menschlichen Zelle? Wäre interessant zu diskutieren, was hier theoretisch möglich ist.
Was mich dazu gebracht hat, darüber nachzudenken, war im Kontext der künstlichen Intelligenz. Wenn Sie eine Momentaufnahme der physischen Welt machen und sie in dieses hypothetische Modell laden könnten ... was würde das bedeuten, dh eine Art Gehirn?
Es gibt mehrere Rätsel, denen man sich in der Computerwissenschaft gegenübersieht. Der erste ist, dass Sie Vereinfachungen vornehmen müssen, um Hoffnung zu haben, eine Berechnung durchzuführen, die angesichts technologischer Einschränkungen machbar ist, und aus dem gleichen Grund müssen Sie den Umfang dessen, was Sie simulieren, auf ein Subsystem des Universums beschränken.
Aber hier ist das subtilere Rätsel: Was würden Sie selbst mit unendlichen Rechenressourcen genau lernen, wenn Sie ein virtuelles Universum nachbilden? Sie würden nur eine Kopie von dem erhalten, was bereits vorhanden ist. Die Kunst besteht darin, so viele Vereinfachungen wie möglich vorzunehmen, die es Ihnen dennoch ermöglichen, die Komplexität zu erfassen, die Sie modellieren möchten. Erst wenn man das getan hat, hat man wirklich etwas gelernt.
Diese Berechnungen sind sehr zeitaufwändig.
Selbst mit den fortschrittlichsten Methoden, Computern und strengsten Annäherungen ist man derzeit nicht in der Lage, durch molekulare Simulation mehr als ein paar Mikrosekunden eines einzelnen Proteinmoleküls zu simulieren, geschweige denn eine Welt!
Machen wir echte Zahlen. Sie fragen, ob Wechselwirkungen zwischen Atomen Sie schon umbringen würden? Nein, es ist noch schlimmer.
Nehmen wir das Eisenatom. Es hat 26 Elektronen. Das bedeutet, dass Ihre Wellenfunktion im realen Raum eine Funktion von 26 3D-Koordinaten ist. .
Angenommen, wir sind mit einem extrem groben Realraumgitter zufrieden. Sagen wir 10 Punkte in jede Richtung. Das bedeutet Punkte pro Koordinate. Das bedeutet, dass wir speichern müssen Einträge, um nur diese eine Wellenfunktion aufzuschreiben.
Das ist dasselbe wie .
Wir brauchen Bits für jeden Eintrag, also erhöhen wir den Exponenten auf 79.
Diese Zahl ist höher als die Anzahl der Atome im Universum, also gibt es keine Chance, ein Computermodell der physischen Welt zu bekommen, das auf atomarer Ebene beginnt. Aus diesem Grund sind einfachere Modelle in der Physik der kondensierten Materie so wichtig.
Virtuelle Computerwelten (Virtual Reality, Games...) basieren fast ausschließlich auf einer Teilmenge der klassischen Physik.
Quantenmechanische Verfahren sind sowohl zeit- als auch speicherintensiv. Genaue quantenchemische Methoden können nur auf kleine molekulare Systeme angewendet werden und sie skalieren schlecht. Zum Beispiel würde eine CCSD(T)-Energieberechnung für ein Alanin-Alanin-Aminosäurepaar etwa zwei Jahre dauern und skaliert um den Faktor 128, wenn die Größe des Systems verdoppelt wird; dh die Berechnung von zwei Paaren würde etwa 256 Jahre in Anspruch nehmen. Bedenken Sie, dass ein einzelnes DNA-Molekül Millionen von Paaren haben kann, und Sie können sich ein Bild von der Komplexität machen. Und das alles für ein stationäres System! Ein dynamisches Studium ist viel viel anspruchsvoller. Aufgrund des Mangels an ausreichend leistungsstarken Supercomputern
Beachten Sie, dass es keine einfache Frage der Zeit ist. Das Speichern der Standardgleichung, die in der NMR für ein relativ "großes" Quantensystem (1000 Stufen) verwendet wird, erfordert eine Speicherkapazität in der Größenordnung von 7 Gib. Kein bekannter Computer hat genug Speicher, um die Gleichung zu lösen.
ein Sandwich
Benutzer10851
Ryan R.