Können Matrioshka-Gehirne simulierte Universen bis auf die subatomare Ebene ausführen?

Die fortgeschrittene Zivilisation in meiner Geschichte hat sich die Kraft vieler Sterne in ihrer Galaxie zunutze gemacht und sie für verschiedene Zwecke verwendet, darunter das Gehirn von Matrioska. Einige dieser Supercomputer werden die KI in der realen Welt sowie andere Berechnungen ausführen, andere werden detaillierte virtuelle Welten ausführen. Die frühesten Simulationen werden computersimulierte Welten mit künstlichem Leben darin sein, aber später werden die fortgeschrittenen Spezies versuchen, Simulationen auf der subatomaren Ebene zu erstellen.

Es wurde festgestellt, dass ein Matrioshka-Gehirn mit der vollen Leistung der Sonne 1 Billion bis Billiarde Köpfe simulieren kann, wie dies bedeutet, wie viel Welt/Simulationsraum existieren kann und in welchem ​​​​Detail ich mir nicht sicher bin. Ich glaube, die Leistung unserer Sonne pro Sekunde ist 3.86 ⋅ 10 26 W und unsere Galaxien ist 4 ⋅ 10 58   W / S , obwohl ich mir bei 400 Milliarden Sternen in unserer Galaxie nicht sicher bin, wie viel Energie aus anderen Quellen als den Sternen stammt.

Wenn wir über die Unsicherheit der subatomaren Teilchen hinausblicken, die wir haben 10 80 Teilchen in einem Raum von 10 185 Plankenvolumina in unserem beobachtbaren Universum, wenn wir Zeitrahmen von verwenden 10 − 13 Sekunden gibt dies 10 13 Zeitrahmen pro realer Sekunde. Mit 10 80 Teilchen, die wir haben können 10 160 Interaktionen für eine vollständige Simulation, aber eine Simulation, bei der nur die beobachteten/beobachtbaren Details simuliert werden müssen, kann viel weniger Rechenleistung erfordern.

Mehrere Matrioshka-Gehirne können für höhere Rechenanforderungen miteinander verbunden werden, sie werden auf die Lichtgeschwindigkeit im realen Universum beschränkt sein, damit Informationen aktualisiert werden können, aber das bedeutet, dass eine ganze Galaxie als ein Supercomputer für Milliarden oder Billionen von Jahren laufen könnte die langlebigeren Sterne.

Diese Frage und die in der Frage erwähnte ähneln meiner, aber ich glaube nicht, dass sie die benötigte Energie erwähnen und wie sie sich auf das Gehirn von Matrioshka bezieht. Welche Technologie wird benötigt, um ... alles virtuell zu simulieren?

Gibt es mit der bekannten Energieabgabe von Sternen und dem Rechenaufwand, der erforderlich ist, um ein Universum bis auf die Quantenskala zu simulieren, eine Möglichkeit, in naher Zukunft oder mit plausiblem fortgeschrittenem Rechnen zu wissen, wie viele Sterne ein Universum wie das unsere simulieren könnten?

Ich bin mir nicht sicher, ob W pro Sekunde Sinn macht, weil W bereits J/s ist
@L.Dutch-ReinstateMonica Energie und Computer sind etwas, das ich nicht gut verstehe.
Nur eine kurze Anmerkung: Für richtige chemische Simulationen von Atomen benötigen Sie einen Femtosekunden-Zeitschritt. In Ihrer vorgeschlagenen Simulation entspricht ein einzelner Zeitschritt 100 ps, ​​was viel zu schnell für subatomare Prozesse und chemische Reaktionen ist.
Wie viele Quantenzustände können diese 10^80 Teilchen haben? Ohne dass der Computer auch nur die Quantenzustände für jedes einzelne Teilchen simultan simulieren könnte – für deren Verarbeitung er viel mehr Zustände benötigen würde, als es Teilchen im Universum gibt – dann steckt man fest. Benötigt nicht sogar diese einfache Aufgabe einen Computer mit mehr Teilchen als das Universum? (Das ist sogar ohne Berechnung von Überlagerungen von Quantenzuständen und Positionen, Vektoren und Massen). Wie könnte also eine Antwort weniger als eine Energiemasse im Wert eines Universums sein?
@Bdrs das ist ein guter Punkt, ich habe Zeitrahmenschritte aus der Argumentation eines anderen verwendet, 10 ^ -15 ist sinnvoller.
@Tantalus'touch Das macht Sinn, ohne dass es in eine vorhersagbare Mustersimulation fällt, bei der weniger Berechnungen erforderlich sind. Gibt es nicht eine Möglichkeit, dass mehr externe Atome benötigt werden, um Simulationsatome zu berechnen?
Nun, vielleicht, wenn Sie nur die beobachteten/überwachbaren Details betrachten, dann vielleicht. Wenn Sie alles wollen, dann ist es vielleicht möglich, die erforderliche Energie zu berechnen, aber es würde möglicherweise den extradimensionalen Raum aufrufen, Branes der interdimensionalen Sorte. Hmm, ein Computer nur teilweise in diesem Universum, im Taschenformat, aber das hat die Rechenleistung mehrerer Universen. Ich denke, Sie brauchen vielleicht einen M-Theorie-Spezialisten, um die Details zu konkretisieren.
W pro Sekunde klingt wie "Ich zahle dir 10 $ pro Stunde, pro Stunde"
@L.Dutch-ReinstateMonica Ich war mir nicht sicher, wie reale Energie in Rechenwerte übersetzt wird, das Universum könnte seine Energieabgabe mit anderen Mitteln, Aufregung, Antimaterie und anderen erhöhen, Sternenlicht scheint eine sichere Wette zu sein Äonen von Berechnungen, Sonnenausstoß, da sie vorhersehbarer sind als das Erstellen extremer Quellen und der Versuch, etwas von diesem Ausstoß abzuleiten?
Während W / s überflüssig ist, ist es auch hilfreich, weil unsere lieben Freunde in der Energiebranche mit der Einführung der Wattstunde völlig vermasselt haben, wie die Leute Leistungsabgaben lesen. Ich habe eine Reihe von Berechnungen auf WB.SE gesehen, die völlig vermasselt wurden, weil jemand irgendwo Watts liest, wenn der Autor Wattstunden meint. oder umgekehrt, daher ist es immer noch hilfreich, dies anzugeben, auch wenn es der Logik zu widersprechen scheint.
@Nosajimiki-ReinstateMonica: W/s ist nicht überflüssig , es ist falsch .
Für diejenigen, die dagegen gestimmt haben, erklären Sie zumindest warum
@bdrs, aber die Simulation kann schummeln: Einzelne chemische Wechselwirkungen können direkt durchgeführt und gemessen werden, anstatt simuliert zu werden ... die Ergebnisse können dann in die größere Simulation eingesteckt werden.
@nosaji Wattstunde wäre w*s, nicht w/s.
@SRM Ja, du hast Recht. es wird typischerweise multipliziert, nicht dividiert. Wh und Wmin sind die offiziellen Abkürzungen für die anderen Einheiten, also nehme ich an, dass Ws oder Wsec hier die bevorzugte Abkürzung wäre, aber bei 1:1-Verhältnissen haben Multiplikation und Division das gleiche Ergebnis; W/s ist zwar sehr unregelmäßig, aber nicht unbedingt falsch. Die nächste Analogie, die ich mir vorstellen kann, ist, wenn jemand "20" * 1 oder "20" / 1 in JavaScript verwendet, um eine Zeichenfolge in eine Zahl umzuwandeln. Es ändert nicht die Zahl, sondern verdeutlicht dem Parser nur, dass Sie 20 und nicht "20" meinen.
Die Notation der Wattzeit ist nur irgendwie kaputt, weil die Zeiteinheit nicht das erneute Multiplizieren / Teilen der verstrichenen Zeit darstellt, sondern Sie multiplizieren oder dividieren durch Konstanten, die durch das Verhältnis einer Zeiteinheit zu Sekunden definiert sind. also in diesem Fall h oder hr = 3600, m oder min = 60 und s oder sec = 1.

Antworten (2)

Ich werde versuchen, Ihre Frage zumindest teilweise zu beantworten, indem ich sie auf einige kleinere Gleichungen reduziere, mit denen ich umgehen kann (da weder Astrophysik noch Kern- / Quantenphysik mein Spezialgebiet sind). Aus dem gleichen Grund werde ich die Zahlen, die Sie in Ihrer Frage angegeben haben, nicht überprüfen. (Edit: Genau das habe ich jetzt gemacht, alle Zahlen, die du angegeben hast und die ich verwendet habe, habe ich auf Fehler überprüft. Keine gefunden. ^^)

Da die Fähigkeit eines Matrioshka-Gehirns, die Kraft unserer Sonne zu nutzen, mit 10 ^ 9 bis 10 ^ 12 Köpfen angegeben ist, werde ich seine Rechenleistung in fließenden Operationen pro Sekunde (Flops) berechnen. Ich denke, ein „Geist“ wird als Äquivalent für ein menschliches Gehirn verwendet. Die Rechenleistung eines menschlichen Gehirns beträgt ungefähr 10^13 Flops, das Matrioshka-Gehirn hat also eine Rechenleistung von 10^22 bis 10^25 Flops. Verwenden wir hier den höheren Wert. Da Sie das Universum in Schritten von Femtosekunden (in Bezug auf die Kommentare) simulieren möchten, entspricht dies 10 ^ 10 Flopfs (Floating-Operationen pro Femtosekunde) für einen MB unter Verwendung der Sonne.

Die Leistung aller Sterne in unserer Galaxie ist 10^32-mal so groß wie die unserer Sonne, also ist ein Netzwerk von MBs, das unsere gesamte Galaxie nutzt, 10^42 Flopfs. Da wir 10^80 Partikel haben, würden wir 10^38 dieser Galaxie-MBs benötigen, nur um für jeden Zeitrahmen zu prüfen, ob ein Partikel mit einem anderen Partikel interagiert oder nicht. Und das nur zur Kontrolle. Wir müssen noch prüfen, welche Art von Wechselwirkung diese Teilchen haben.

Hubble enthüllte eine geschätzte Anzahl von 10^11 Galaxien in seinem sichtbaren Bereich. Wir bräuchten das 10^27-fache. Nur zur Kontrolle. (Bearbeiten: Ich habe gerade gelesen, dass wissenschaftliche Schätzungen auf 10 ^ 12 Galaxien im beobachtbaren Universum gehen, also würden wir "nur" das 10 ^ 26-fache der Ausgabe unseres beobachtbaren Universums benötigen, nur um alle Teilchen in sich selbst auf Wechselwirkungen zu überprüfen. Fazit bleibt die Dasselbe.)

Also meine Antwort ist: nein. Auch mit dieser Technik werden wir kein ganzes Universum simulieren können.

warum sollte das Matrjoschka-Gehirn nicht auch ein Quantencomputer sein?

Ein Quantencomputer von der Größe einer Stadt kann auch eine Simulation in der Größe eines Universums ausführen. SO würde ich mir vorstellen, dass Sie, wenn Sie dies zu einem Matrioshka-Gehirn hochskalieren würden, in der Lage sein sollten, die Aufgabe zu erledigen, ein simuliertes Universum bis hinunter zur subatomaren Ebene ohne Probleme auszuführen.

Als Spieledesigner müssten Sie nicht alles auf einmal rendern lassen, sondern nur das, was zu diesem Zeitpunkt simuliert wurde. Ich verwende Unity 6 und wir verwenden Szenen. Also sowas sollte funktionieren

"Ein Quantencomputer von der Größe einer Stadt kann auch eine Simulation in der Größe eines Universums ausführen": Jeder Computer kann eine Simulation des Universums ausführen, wenn Sie nicht erwarten, dass die Ergebnisse genau sind. Wenn Sie erwarten, dass die Ergebnisse korrekt sind, dann tut es mir leid, aber nein, das kann es nicht. (Und was lässt Sie glauben, dass Unity oder irgendeine andere Spiel-Engine irgendetwas damit zu tun hat, die Funktionsweise selbst des kleinsten Teils des Universums zu simulieren?)
nur mit Einheit als Beispiel. Sie können jedoch eine Universumssimulation mit einer Spiel-Engine Ihrer Wahl erstellen, aber was Sie erhalten, wird stark variieren. Es hängt wirklich von vielen Dingen ab.
Können Matrioshka-Gehirne simulierte Universen bis auf die subatomare Ebene ausführen?
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