Bilgisayarın kullandığı dil sadece 1 ve 0’dan ibarettir. Bizim ekranda gördüğümüz ama gerçekte 1 ve 0’lardan oluşan yığındır. Bilgisayarın üretmiş olduğu bu yığın yine bilgisayarın yardımıyla bizlerin daha anlamlı şekilde gösterilmesi sağlanıyor. Bilgisayarın nasıl çalıştığını söylemek çok basit: Mantık dairesi içinde işlemlerin çalışmasını sağlamak… İlk dönemde hesaplar için kullanılan bilgisayarlar daha sonra grafik dünyasına açılınca işlemcilerin güçlenmesine ve farklı donanımların eklenmesine ihtiyaç duyuldu. Her geçen sene, daha güçlü ve çok daha hızlı bilgisayarlar üretidi; fakat yolun sonuna geldik. Uzun zamandır Intel, i7 ve AMD, ryzen modellerinden farklı versiyonları üretmekten başka kayda değer gelişmeler yapmadılar.
Bilgisayarların temel parçası işlemcilerdir. İşlemciler ise transistörlerden oluşmaktadır. Bilgisayarın çalışma hızı kaba bir ifadeyle transistörlerin çokluğu ile alakalıdır. 1971 yılında Intel tarafından satışa sunulan Intel 4004 model işlemcideki transistör sayısı 2300 adetti. Bugünlere geldiğimizde ise bu sayı 2 milyara ulaştı. Farklı çekirdek sayıları ile aynı anda yapılan işlem sayılarında hız artışı sağlandı. Teknolojideki bu gelişmeler ile süper bilgisayarlar evimize kadar geldi.
Teknoloji tek boyutlu bir yapı üzerinde ilerliyor. Çok boyutlu bir teknolojinin gelişimi imkansız değil ve günümüzde bunun örnekleri çoğalmakta. Hologram teknolojisi, 3 Boyutlu sinema, VR sistemleri hızla büyümekte. Beni ilgilendiren kısım bunlar değil; çünkü bu yapıdaki gelişimlerin arka tarafında hâlâ tek boyutlu sistem yatmakta. İşlemcilerin çekirdek sayıların artmasıyla bu tek boyutlu sistemin yeterli olacağı düşünüldü ama algoritmalar karmaşıklaştıkça işlemcilerin zayıflığı ortaya çıktı. Bu şu demek oluyor: Tek boyutlu sistem ile çalışan 0 ve 1’lerin hayalini kurduğumuz geleceğin dünyasını imar etmekte yetersiz kalacak.
Bunu düşünmek için önümüzde daha uzun yıllar var. Şu an için 14nm ebatında transistör üretimi gerçekleştiren firmaların önümüzdeki yıl 10nm, daha sonrasında 7nm ve 5nm seviyelerini hedeflemekteler. Transistörler küçüldükçe plaka üzerinde adetlerinde artış olacak. 2021 yılında transistör boyutlarında daha fazla küçülmeye gidilemeyecek; çünkü maddenin fiziksel yapısının sınırlarına gelinecek.
Moore Yasası Nedir?
Moore Yasasının sonunu erkenden görebilecek miyiz? Golden Moore 2005 yılında verdiği mülakatta yasanın sonsuza dek geçerli olamayacağını ifade etti. Spekülatif fütürist Ray Kurzweil ve matematikçi bilgisayar bilimcisi ve bilim kurgu yazarı Vernor Vinge gibi bazı kişiler Moore Yasası’nın en az 10 yıl daha sürmesi durumunda ‘Teknolojik Tekillik’ denilen bir durumun ortaya çıkacağını savunuyor.
Kısaca Singularity (teknoloji) veya teknolojik tekillik: Gelecekte yapay zekanın insan zekasının ötesine geçerek, medeniyeti ve insan doğasını radikal bir biçimde değiştireceğine inanılan hipotezsel nokta. Şimdilik bu konuyu atlayalım ve Moore Yasası’nın ne olduğuna bakalım.
Electronics Magazine’in 19 Nisan 1965 tarihli sayısında Intel şirketinin kurucu ortakları arasında yer alan Gordon Moore, yarı iletken teknolojisinde kehanet olarak nitelendirilecek saptamalarda bulunuyordu. Moore:
“Minimum bileşen maliyetleri için karmaşıklık her yıl kabaca 2 prim oranı artmaktadır… Kısa vadede artış göstermesede bu oranın bu şekilde devam etmesi beklenebilir. 1975’e kadar bileşenlerin sayısı minimum maliyetle her bir entegre devre için 65 bin olacaktır. Böyle büyük bir devrin tek bir plaka üzerine sığdırılacağına ben inanıyorum”
dedi. Birkaç yıl sonra geri iletkenler konusunda öncü bir isim Profesör Carver Mead, bu sözlere “Moore Yasası (Moore’s Law)’ adını verdi. Teknoloji fütüristleri ve medya bu yasayı teknolojik ilerlemenin hızını belirleyen değişmez bir kural olarak kabul etti.
2010 yılına geldiğimizde Nvidia baş bilimcisi ve başkan yardımcısı Bill Dally Moore Yasası'nın artık geçersiz olduğunu iddia etti. Dally:
“Çok çekirdekli işlemci kullanmak, trene kanat takarak uçak yapmaya çalışmak gibi. Geleceğe yönelik ekonomik büyüme ve ticari yenilikler için paralel işlem teknolojilerinin yani GPU’nun (grafik işlem birimlerinin) ilerlemesi gerekiyor. İleri gidebilmek için kritik nokta, enerji verimli sistemler inşa etmek.”
Dally iddiasına göre Moore Yasası’nın sonu geldi. Benzer bir tartışma Apple’in A8 işlemci kullanmasının ardından gelmişti. İşlemci, bellek ve enerji verimliliği doğrusal bir şekilde artmıyor. Bu şu demek oluyor hız artarken, güç verimliliği düşüyor. Fakat Seth Lloyd (MIT kuantum bilişim uzmanı) gibi uzmanlar bu yasanın geçerli kalacağı süreyi 600 yıl olarak öngörüyorlar. Kuantum Bilgisayarların önemi burada ortaya çıkıyor. Eğer tek boyutlu yapıdan kurtulup çok boyutlu yapının kapısını bize açacak olan Kuantum Bilgisayar devrine geçiş yapamazsak yapay zeka dünyanın sonunu getiremez.
Bilgisayarlar ilk çıktığı günden itibaren hızlı bir gelişim gösterdi. Tek bir plaka üzerine sığdırılan milyarları bulan transistörler ve işlemcinin çekirdeklere bölünmesi devrim niteliğindeydi. Donanımlardaki değişimler bile müthiş. Mekanik hard-disklerden SSD hard-disklere geçiş, dokunmatik ekranların kullanımı, wi-fi yaygınlaşması çok daha güçlü işlem yapabilen bilgisayarların çıkmasına etki etmiştir (ya da tam tersi).
Akıllı telefon ve gelecekte bilgisayarın yerini alacak olan tabletleri henüz ele almıyorum. Ben daha temel konuya değinmek istiyorum. Basit bir ifadeyle bilgisayarlar, insanların çalışma şartlarını kolaylaştırmak için çıkmıştır. İlk bilgisayarın sadece hesap yapması için üretilmesi insanların değil iş hayatının şartlarını kolaylaştırmak içindi. Otomotiv sektörünün neredeyse tamamı robotik olması, film platolarından daha çok bilgisayar ortamında üretim yapılması, tarımın 4. endüstrileşme dönemine girmesi bilgisayarların asıl kullanım maksatlarıdır. Kısaca: İnsan yerine bilgisayar. Yanlış bir şey söylemiyorum. Bilgisayarlar iş dünyasını iyileştirmek için varlar. Toplumdan aileye hatta birey olarak bizlerin hayatlarından ziyade çıkış sebepleri iş dünyasıdır. Globalleşen dünyada iş yapmak sadece güçlü bilgisayarların varlığı ile mümkündür. Düne kadar (özellikle tekstil piyasasında) ucuz iş gücü olarak kullanılan Türkiye yerine Hindistan ve Çin’in tercih edilmesinin sebeplerinden biri de yüksek teknolojidir. Yüksek teknolojiye sahip olan ülkeler iş yapacak ve iş vereceklerdir. Türkiye henüz bu tartışmaların uzağında. Tartışmanın oluşabilmesi için önyargılarımızdan kurtulmadığımız müddetçe “sorun”u doğru tarif edemeyiz.
Henüz yaşamadığımız teknolojik gelişimin Batı tarafından daha ne kadar kullanılabileceği tartışılmakta, hatta çözümler aranmakta. İlk başlarda sadece muhasebe programı ve raporlama için kullanılan bilgisayarlar hızla dünyaya yayılarak şirketlerin globalleşmesine büyük bir etki ettiler. Globalleşen şirketler zaman içinde çok daha hızlı ve güçlü bilgisayarlara ihtiyaç duydu. Dünyanın çeşitli yerlerinde özel olarak kurulan server’ların fiziksel olarak çok yer kaplamaları ve bakımları sorun olmaya başlamıştır. Bilgisayarları kökten değiştirecek, tek boyutlu sistemden çok boyutlu sisteme geçiş yapabilmek için Foton (Kuant) bilimini kullanma zamanı gelmişti.
Kuantum Bilgisayar
Kuantum bilgisayarlar foton (kuant) adı verilen enerji parçacıklarını kullanır. Teknik tanımlara girip sizleri bizim için hiç bir anlamı olmayacak bilgilerle boğmak istemiyorum. Fakat şunları söylememe izin verin. 1900’lerde ışığın dalga mı yoksa parçacık mı olduğu tartışması yapılıyordu. Max Planck, 1918 yılında Nobel Fizik Ödülünü kazandıran kuramıyla bu konuda büyük bir ilerleme sağlamıştır. Daha sonraki dönemde Max Planck’ın kuramını ele alan Albert Einstein ışığı makineli tüfekten çıkıp ilerleyen kurşuna benzetmiş ve bu ışık parçacıklarına Foton ismini vermiştir.
Gelelim asıl konuya. Işık parçacıkları (foton) veri taşımada kullanılamaz mıydı? Normal bilgisayarlar transistörden geçen elektronları durdurup 1 ve 0 ları okur. Eğer elektron varsa 1 yoksa 0 bit değerini alır. Kuantum bilgisayar ise kübit (q-bit) adı verilen fotonları kullanıyorlar ve bu fotonlar belirli olasılıklarda her ikisine de (bitlere) sahipler. Ölçüm yapılırken kübitin gerçek değeri ancak olasılıklarla bulunabilir. Normal bilgisayarlarda 4 adet transistör 16 adet kombinasyonu deneyerek istenilen veriyi elde eder. Kuantum bilgisayarda ise 4 adet kübit ile aynı anda tüm 16 kombinasyona sahipler. “Bu ne demek oluyor?” dediğinizi duyar gibiyim. Aslında hiç bir anlamı yok. En azından şu an kullandığımız algoritmalar için hiçbir anlam ifade etmiyor. Çünkü bizlere gerekli olan bit’lerdir. Kübit içinde saklanan 1 ve 0 değerinden sadece birini almazsak bilgisayar bize veri döndürmez ve bu şekilde çalışan bir Kuantum Bilgisayar normal bilgisayarlardan yavaş çalışır.
Kuantum Bilgisayarların Gücü Nerede?
Foton ışık hızında hareket ediyor. İşlenecek foton (kübit) sayısı arttıkça normal bilgisayara göre çok daha hızlı sonuç alınacaktır. Ama bir farkla. Eğer fotonlar arasındaki ilişkiyi (buna kuantum dolanıklığı deniliyor) özel bir formülle bağlayamazsak; yoksa kübit’ten sadece 1 ya da 0 sonucunu bulmak zorunda kalırız. Yukarıda değindiğim gibi 4 kübit’ten aynı anda 16 farklı kombinasyon alabilmek çok büyük verileri göz açıp kapayana kadar işleyebilmek anlamına gelir. Fotonların asıl gücü birbirleriyle olan ilişkisinde saklı. Şimdilik (bizim bildiğimiz) Kuantum Bilgisayarlar şifre kırmak için geliştirilmekte. Normal bilgisayar için yıllar sürecek şifre kırma olayı Kuantum Bilgisayar için bir kaç saate sığabilecek.
Normal bilgisayarlara göre çok hızlı çalışıyor ve çok daha fazla veriyi aynı anda işlemeye sahipler. Kulağa hoş geliyor. Başla düğmesine bastığınız anda çok büyük bir veriyi saniyeler içerisinde işlendiğini hayal edin. Normal bilgisayarlar için saatleri bulan raporlama Kuantum Bilgisayar tarafından anlık olabilecek. Bunlar kimilerine göre imkansız; çünkü foton ölçümü yapıldığı anda durumunu (değerini ve diğerleriyle olan ilişkisini) kaybediyor (Aslında bu, verini çalınmasını engelleyen bir özellik olarak da değerlendiriliyor.). Fotonların takibi, ölçümü için bilgisayarın (işlemcinin) uzay soğukluğunda saklanması gerektiği ise bir başka sorun.
Bilgisayarlardan sadece yazı yazıp çıktı almak, interneti vakit geçirmek olarak düşünen benim neslim bu yazdıklarımı çok zor algılayacak. Bilgisayarlar ilk çıktığı zaman oyun olarak kullanmasını öğrenen nesilden ne beklenir? Bizler için bilgisayar Atari demektir ve Atari ise oyun demektir. Enformasyon aracı olarak bilgisayarı henüz yeni yeni tanıyoruz. Dünya bilgisayarı son dinamiklerine kadar kullanırken bizler sohbet, oyun, eğlence olarak görmeye devam ediyoruz. Bu yazdıklarım bizler için yeni bir eğlencenin dünyasını açacak araçların gelişmesi demektir; daha fazlası değil. Batı ise verilerin toplanması kadar analizler için dahi güçlü bilgisayarlar yapma düşüncesindeler. Neticesinde bilginin egemenliği altında ezilen 3. dünya ülkelerin yoksullukla mücadele etmek kalacaktır.
Gözümüzü dün olduğu gibi bugün de Batı’ya çevirip, teknolojide sıçrama yapacak olan Kuantum Bilgisayarda başarılı olabilecekler mi? Hiçbir şey imkansız demiyorum. More Yasası ilk çıktığı zaman kehanet olarak algılandı ama gelinen nokta çok daha fazlasıydı. Kuantum Bilgisayarlar teoriden öteye geçemez deniliyor. Belki doğrudur, ya değilse! O zaman hiçbir şey güvende olmayacak.
--devam yazı: Gelecek Kuantum Bilgisayar mı? - 2 (Yeni Çağ)
