Idee und Inhalt meines Buches

"Jede entsprechend weit fortgeschrittene Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden" (Zitat von Arthur C. Clarke)


Diese Idee hat mich nicht mehr losgelassen bis ich schließlich damit begonnen habe ein Buch darüber zu schreiben. Es geht um virtuelle Welten, die so perfekt simuliert sind, dass sie von der realen Welt nicht mehr zu unterscheiden sind. Da in der virtuellen Welt alles möglich ist, gibt es in meinem Buch sowohl Zukunftstechnologie, wie sie in Science Fiction Romanen zu finden ist, als auch typische Fantasy Elemente wie Magie, Fabelwesen und Fantasiewelten.

In meinem Blog werde ich nicht nur über den Fortschritt meines Buches berichten, sondern auch allgemein zu SciFi und Fantasy Themen.

Gerne lasse ich mich hierbei von euch inspirieren.

Wer mag, kann mich gerne direkt kontaktieren: roy.ofinnigan@t-online.de

Diesen Blog durchsuchen

Sonntag, 4. Mai 2014

Die NSA, Quantencomputer & Warum es keine Zeitmaschinen gibt

© Bill2499 | Dreamstime.com

Soso, die NSA will also einen Quantencomputer bauen, um alle Verschlüsselungen knacken zu können. Das Projekt heißt "Penetrating Hard Targets" und die NSA hat dafür ein Budget von $80 Millionen bereitgestellt. Das berichtet die Washington Post unter Berufung auf Dokumente des NSA-Whistleblowers Edward Snowden
Denen ist also nichts heilig. Ich finde es schockierend, wie ungeniert die uns abhören. Aber lassen wir das mal beiseite.

In diesem Post geht es um Quantencomputer. Das ist ein relativ neuer Ableger der Computertechnologie und basiert auf einem Vorschlag des US-Amerikanischen Physikers Richard Feynman aus dem Jahr 1981. 

Im Prinzip funktioniert ein Quantencomputer wie ein normaler Computer. Man gibt etwas ein (Input), er berechnet etwas (Programmierung) und man erhält ein Ergebnis (Output). Wie ihr alle wisst, rechnen normale Computer mit Bits. Da sie ziemlich dumm sind, können sie nur bis zwei zählen. Nein, ganz so ist es nicht. Computer basieren auf Transistoren. Das sind elektronische Schalter, die entweder »An« oder »Aus« sein können. Diese beiden Zustände repräsentieren die Bits »0« und »1«. Mit dem binären Zahlensystem kann man alles berechnen, was im Prinzip berechenbar ist. 

Es ist also gar nicht notwendig weiter als bis 2 zählen zu können und macht den Bau von Computern nur unnötig kompliziert.

Wenn man die Transistoren immer kleiner macht, kommt man schließlich in den Bereich der Atome. Dort gelten nicht mehr die Regeln der klassischen Physik, sondern der Quantenmechanik. 

Das faszinierende an der Quantenmechanik ist, dass es Effekte gibt, die dem gesunden Menschenverstand komplett widersprechen. Zum Beispiel kann ein Photon oder ein Elektron gleichzeitig an zwei verschiedenen Orten sein. Oder es kann zwei verschieden Zustände gleichzeitig haben. Sie glauben das nicht? Ich muss sie enttäuschen. Die Tatsache, dass es so ist, wurde in unzähligen Experimenten bewiesen. Selbst Einstein hat sich die Zähne daran ausgebissen. Als einer der größten Kritiker der Quantentheorie, hat er sich allerhand einfallen lassen diese Theorie durch Aufzeigen solcher Widersprüche zu Fall zu bringen. 

Letztendlich hat er aber deren Protagonisten »nur« geholfen, sie wasserdicht zu machen.
Also zurück zum Quantencomputer. Wie sie sich jetzt vielleicht schon denken können, benutzt man hierfür zum Rechnen solche Teilchen, die 2 Zustände gleichzeitig annehmen können. Zum Beispiel die Polarisation von Photonen, die entweder senkrecht oder waagrecht sein kann oder den Spin von Elektronen, der entweder »up« oder »down« sein kann. Diese Zustände werden dann nicht mehr Bit, sondern Qubit genannt.
Übrigens, die Polarisation von Photonen kennen wir alle von den 3D Brillen im Kino und der Elektronenspin spielt eine Rolle beim Kernspintomographen. Beides sind also Effekte, die wohlverstanden und mittlerweile in unser Alltagsleben Einzug gehalten haben. Also nichts Exotisches unter dem man sich nichts vorstellen kann.
Und was macht man jetzt mit solchen Qubits? Nun, wie bei normalen Computern, kann man mit nur einem Bit bzw. Qubit nicht viel anfangen. Man braucht mehrere davon, um rechnen zu können. Am besten 16 oder noch besser 32. In einem normalen Computer kann man mit 32 Bits alle Zahlen von 0 bis 4.294.967.294 (~4,9 Milliarden) darstellen. Aber jeweils nur eine. 

© Roy O’Finnigan


Ein Quantencomputer, der aus 32 Qubits besteht kann 232 verschiedene Zustände annehmen. Alle diese Zustände liegen gleichzeitig in einer sogenannten Superposition vor. Also einer Überlagerung aller Kombinationen von „0“ und „1“. Aber nur einer davon ist die gesuchte Lösung. Die Frage ist, wie kommt man an das richtige Ergebnis ran?
Um einen Quantencomputer zu betreiben reicht es also nicht, einfach irgendeinen Algorithmus auszuführen. Man muss das gesuchte Ergebnis auch auslesen können. Das Problem ist, dass man dazu den Zustand der einzelnen Qubits messen muss. Nach den Regeln der Quantenphysik verwirklicht die Messung aber nur einen der 232 Zustände. Und der ist zwangsläufig zufällig. Somit sind wir nicht besser dran als hätten wir mit einem klassischen Computer einen zufällig ausgewählten Schlüssel ausprobiert.

Doch die Quantenphysik wäre nicht so geheimnisvoll, wenn es nicht noch ein paar Tricks gäbe die Situation zu verbessern. Quantenzustände von Teilchen werden als Wellen mit einer Amplitude beschrieben. Ein guter Quantencomputer Algorithmus würde sicherstellen, dass Rechenwege, die zu einer falschen Lösung führen, sich auf diese Weise auslöschen. Er würde auch garantieren, dass alle Wege, die zu einer korrekten Lösung führen, sich durch konstruktive Interferenz verstärken. Damit erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass sie am Ende beim Messen der Zustände gefunden werden.
Was hat das jetzt mit der NSA zu tun? Gleich. Einen Moment noch.

1994 fand der amerikanische Mathematiker und Informatiker Peter Shor erstmals einen Quantenalgorithmus, der das Lösen eines praktischen Problems drastisch zu beschleunigen vermag. Insbesondere zeigte Shor, wie ein Quantencomputer eine n-stellige Zahl so faktorisieren kann, dass die Anzahl der Rechenschritte nur mit rund n2 zunimmt.
Der beste bekannte Algorithmus für klassische Computer braucht dafür eine exponentiell wachsende Anzahl von Schritten. Praktisch alle derzeit verwendeten Verschlüsselungsverfahren basieren auf Zahlen, die so groß sind, dass es für klassische Computer viel zu lange dauert, um sie faktorisieren zu können. Doch um die Verschlüsselung zu knacken, muss man diese Zahlen in ihre Faktoren zerlegen. Genauer gesagt, man muss die zwei Primzahlen finden, aus denen sie zusammengesetzt ist.

Wenn ein Quantencomputer das in einem Rechenschritt tun, und man das Ergebnis auch schnell genug auslesen kann, dann ist es möglich man alle Verschlüsselten Nachrichten in Echtzeit knacken. Und genau deshalb scheint die NSA so an Quantencomputern interessiert zu sein.

Soweit zur Theorie. In Praxis spielt Verschlüsselung für Privatmenschen keine Rolle, weil sie kaum jemand benutzt. Ich gebe zu, ich selbst auch nicht. Ich habe es versucht aber es ist einfach zu Aufwendig und unpraktisch.

Sind Zeitmaschinen prinzipiell unmöglich?
Übrigens, in diesem Zusammenhang noch eine Anmerkung zu Quantencomputern. So manch einer erhofft sich vielleicht, dass sie einmal alle klassischen Computer ersetzen werden, da sie alle berechenbaren Probleme in einem einzigen Schritt berechnen können.

Dem ist leider nicht so. Quantencomputer unterliegen wie klassische Computer den Grenzen der Physik bzw. Mathematik. Wäre dem nicht so, könnten sie eine bestimmte Klasse von Problemen lösen, die die Mathematiker „NP Vollständig“ bezeichnen.

Ein Beispiel für ein „NP Vollständig“ Problem ist das packen von Kisten in einen Kofferraum. Wie packt man eine bestimmte Anzahl von Kisten unterschiedlicher Form und Größe optimal in einen Kofferraum so, dass am wenigsten Platz verschwendet wird?
Die Praxisrelevanz dieses Problems dürfte allen klar sein, die schon mal mit 3 Kindern mit dem Auto in Campingurlaub gefahren sind :-)


 
© Hochschule Mittweida

Die Schwierigkeit bei diesen Problemen ist, dass die Rechenzeit exponentiell mit der Anzahl der Kisten wächst. Da die verfügbare Rechenleistung sich alle 2 Jahre „nur“ verdoppelt, werden wir solche Probleme nie effizient mit einem Computer lösen können. Auch nicht mit einem Quantencomputer.

Oder vielleicht doch? Es gibt da zum Beispiel Überlegungen einen Computer die Aufgabe berechnen zu lassen und dann das Ergebnis per Zeitmaschine in die Vergangenheit zu schicken. Das wäre doch genial, oder?

Doch so einfach ist es nicht. Möglicherweise ist es genau umgekehrt und es wird prinzipiell niemals einen realen Computer geben, der solche Probleme effizient berechnen kann. Das würde dann bedeuten, dass der Bau von Zeitmaschinen grundsätzlich unmöglich ist.

Es geht um eines der sogenannten Millennium Probleme. Das Clay Institut für Mathematik hat demjenigen $1M Belohnung versprochen, der beweisen oder widerlegen kann, dass P≠NP ist.
(„P“ Probleme sind mit Computern relativ einfach zu lösen. Z. B.: Der Test ob eine Zahl eine Primzahl ist gehört dazu.)
Im Moment deuten alle Anzeichen darauf hin, dass die oben genannte Ungleichung gilt. Wenn das stimmt, ist es prinzipiell unmöglich eine Zeitmaschine zu bauen!

Das sind schlechte Nachrichten für Science Fiction Fans und Autoren. Nun gut, als Autor muss ich mich nicht unbedingt an solche lästigen Tatsachen halten. Noch ist ja nichts bewiesen. Trotzdem.

Wir brauchen neue Verschlüsselungsverfahren
Ach ja, noch etwas. Die Beschränktheit von Quantencomputern hat auch seine positiven Seiten. Sie bedeutet, dass in einer Welt mit Quantencomputern nur bestimmte kryptografische Kodes geknackt werden können. Nämlich alle, die auf Primfaktorenzerlegung basieren. Andere bleiben (wahrscheinlich) sicher. Deshalb sollten wir möglichst schnell auf solche Verschlüsselungsverfahren umstellen.

Letztendlich heißt das, dass das Geld, das die NSA in die Entwicklung von Quantencomputern steckt, hauptsächlich der Wissenschaft dient aber nicht, dass man vor der NSA nichts mehr verbergen kann. Und das ist auch gut so!



Quellen:
Scott Aaronson »Die Grenzen der Quantencomputer«, SDW 4/10,

 





foxload.com Blogverzeichnis - Blog Verzeichnis bloggerei.de Blogverzeichnis Blog Top Liste - by TopBlogs.de Blogverzeichnis RSS Verzeichnis

Dienstag, 22. April 2014

WM2014 Kick-off: Gedanken steuern Maschinen



Was für eine Enttäuschung. Einer der wichtigsten Momente der Medizingeschichte ist bei der Eröffnung der WM 2014 einfach untergegangen. Offensichtlich war der FIFA und der Stadionregie der symbolische Anstoß durch den querschnittgelähmten  Juliano Pinto unbedeutent.

Trotzdem, für alle, die es verpasst haben, hier die 4 Sekunden Video mit Juliano Pinto und seinem Exoskelett.

Die Assistenten, die ihn vorsichtshalber festgehalten haben, hätte es übrigens nicht gebraucht.







Brasil WM2014 Kick-off


Nun ist es offiziell: Der Kick-off für die WM2014 in Brasilien wird von einem Querschnittsgelähmten durchgeführt!
Ich hatte ja in meinem Post „Brain-Computer Interface“ bereits im November 2012 darauf hingewiesen. Erinnert ihr euch noch? Schon okay. Vermutlich hat mir das damals eh‘ keiner geglaubt. J
Doch ein Team von 170 Wissenschaftler aus aller Welt hat es tatsächlich geschafft ihr ehrgeiziges Projekt namens „Andar de Novo“ (wieder gehen) durchzuziehen. Deshalb wird am 12. Juni 2014 im Estadio de Sao Paulo in Brasilien vor 65.000 Zuschauern der Anstoß von einer Queschnitsgelähmten Person durchgeführt werden.
Dazu benutzt er ein Exoskelett, das die Befehle vom Gehirn aufnimmt und in mechanische Bewegung umsetzt. Das Exoskelett ist eine Art mechanischer Anzug, der die Beine der gelähmten Person bewegt.
Der Gelähmte muss dabei daran denken, welche Bewegungen er ausführen möchte. Das Gehirn-Computer Interface setzt diese Gedanken in mechanische Bewegungen um und steuert damit das Exoskelett.



Ziel der ehrgeizigen Forscher ist die Lebensqualität Querschnittsgelähmter zu verbessern und sie vom Rollstuhl unabhängig zu machen. Leider kann man mit dieser Technologie die Verletzung nicht heilen. Aber daran wird ja auch schon gearbeitet.
Für mich ist das vor allem deshalb faszinierend, da in meinem Buch „Nanobots“ Menschen Maschinen und Roboter allein mit ihren Gedanken steuern. Ihr seht also ein weiteres Mal, dass in meinen Büchern und Geschichten nur Technologie vorkommt, die auch realisiert werden kann. Zumindest im Prinzip.
 
Weitere Links:






foxload.com Blogverzeichnis - Blog Verzeichnis bloggerei.de Blogverzeichnis Blog Top Liste - by TopBlogs.de Blogverzeichnis RSS Verzeichnis

Freitag, 18. April 2014

Alternated Reality



© Google




Ah, sieh an. Google hat sich Kontaktlinsen mit eingebauten Kameras patentieren lassen.


Über Kontaktlinsen für Augmented Reality hatte ich bereits in einem Post im Juni 2013 berichtet. Also, für alle, die regelmäßig meinen Blog lesen ist das nichts Neues.
 




© Google


Jetzt fehlt nur noch die Bildschirmfunktion um die Kontaktlinsenbasierte Angereicherte Realität zu verwirklichen. Das gibt es bis jetzt zwar noch nicht aber aus zuverlässiger Quelle weiß ich, dass Google schon daran arbeitet.
Die Zeit wird kommen, da jeder mit solchen Kontaktlinsen herumrennen wird. Ein großer Vorteil davon wäre, dass wir dann nur noch einen Bildschirm pro Person brauchen. Das Einsparpotential ist enorm, wenn man bedenkt wie viele Displays es heute gibt.
Denken Sie nur an Fernseher, Armbanduhren, Preisschilder, Smartphones, Computermonitore und und und. All dies könnte man durch eine glatte Fläche mit QR Code ersetzen. Die Kamera erfasst den zweidimensionalen Klötzchencode, ein Rechner verbindet zu der dazugehörigen App und der Bildschirm in der Kontaktlinse zeigt uns die Uhrzeit, das Preisschild oder den entsprechenden Film. Oder einfach nur Werbung. Je nachdem, was wir gerade betrachten.
 

© Babak Paviz

Eigentlich sollte ich jetzt was über Datenschutz und Privatsphäre schreiben. Lass ich aber. Die meisten interessiert das ja doch nicht und ich bin es müßig mir anzuhören „ich habe nichts zu verbergen“. Ich persönlich habe etwas zu verbergen. Ich… aber lassen wir das lieber. NSA & Co. lesen ja mit.
Zurück zum Thema. Egal ob wir das gut oder schlecht finden, die Technologie wird kommen und wir werden sie benutzen. Mich eingeschlossen. Obwohl mir persönlich Symbots lieber wären. Wer die Fortschritte meines Buchs regelmäßig verfolgt weiß, dass Symbots winzig kleine Roboter sind, die an den Neuronen im Gehirn andocken und eine direkte Verbindung mit dem Internet herstellen.
Aber bis das kommt, werden noch ein paar Jahre vergehen. Bis dahin haben wir genug Zeit, um uns an Augmented Reality auf Basis von Datenbrillen oder Kontaktlinsen zu gewöhnen.
Ich denke ihr wisst mittlerweile Alle, was mit Augmented Reality gemeint ist. Falls nicht, könnt ihr das ja hier nachlesen.
Viel interessanter finde ich allerdings das Gegenteil von Augmented Reality. Nämlich Depleted Reality. Wer sagt denn, dass die Realität immer mit zusätzlichen Informationen ergänzt werden muss?
Manches möchte man ja gar nicht unbedingt sehen. Zum Beispiel den Schmutz auf der Straße, das Elend in Armenvierteln oder einfach nur die Stromleitung, die den Ausblick vom Hotelzimmer aufs Meer verschandelt. Überhaupt, wie wäre es mit Meerblick von der 2. Hotelreihe aus? Sozusagen reell virtuell durch das davor stehende Hotel hindurch?
Oder ich mache mich unsichtbar. Ich sorge dafür, dass ich aus allen Bildern herausgeschnitten und durch den Hintergrund ersetzt werde. Dafür ist zwar eine enorme Rechenleistung notwendig aber die wird in der Zukunft sicherlich zur Verfügung stehen. Sie wissen ja, die Rechenleistung verdoppelt sich alle 2 Jahre.
Fehlt da nicht was? Ach ja. Ich muss natürlich dafür sorgen, dass die Alternated Reality Kameras all derer, die mich beobachten, auch meinem Wunsch entsprechend Folge leisten.
Dafür gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder man macht es über den QR Code unter der Annahme, dass alle sich daran halten oder ich muss mich eben in die verschiedenen Endgeräte hacken und sie entsprechend umprogrammieren. Das ist Aufwändig aber lässt sich sicher automatisieren. Oder ich bezahl einen Hacker dafür.
In diesem Zusammenhang fällt mich noch eine praktische Anwendung ein. Ich lass mich schöner erscheinen als ich tatsächlich bin. Ich gebe über den QR Code die Anweisung nicht den verkaterten und urlaubsreifen Roy O‘Finnigan zu zeigen, sondern meinen dreidimensionalen „Mister Universum“ Avatar in den Bildschirm der Kontaktlinse einzuspielen.
Damit das nicht auffällt, ist natürlich Retinaauflösung des bildverarbeitenden Systems erforderlich. Aber für die Ingenieure sind das ja nur Fleißaufgaben.
Wer in Zukunft noch eine Datenbrille trägt, könnte diese einfach mal abnehmen und nachschauen wie es in der wirklichen Welt aussieht. Mit Kontaktlinsen wird man das aber kaum mehr machen.
Vermutlich werden wir uns so schnell daran gewöhnt haben, dass wir gar nicht mehr merken, dass wir über sie eine andere (alternated) Wirklichkeit vorgespielt bekommen. So eine Technologie birgt enorme Chance aber auch Risiken.

Na, habe ich Eure Fantasie angeregt?
Dann möchte ich Euch zu zahlreichen Kommentaren ermuntern

Hier ist eine ausführliche Videopräsentation von Babak Parviz auf "Solve for X" zu diesem Thema:




foxload.com Blogverzeichnis - Blog Verzeichnis bloggerei.de Blogverzeichnis Blog Top Liste - by TopBlogs.de Blogverzeichnis RSS Verzeichnis

Virtual Space Composition

Virtual Space Composition
© Agsandrew | Dreamstime.com