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【Topic_速報】2024年のノーベル物理学賞はジェフリー・ヒントン

新しい知見としてのAI

受賞の前から今年度のノーベル物理学賞では「AI」関連が
取りあげられるのではないか、と噂されていました。
現代ではAIが大きな関心となっており、他分野での
応用技術が商用化されています。

社会や経済を大きく変えつつあります。

そうした中で2024年度のノーベル物理学賞は
ジェフリー・ヒントンとジョン・ホップフィールドが
AI関係で受賞しました。ニューラルネットワーク
という新しい知見が世界を変えているのです。

ジェフリー・ヒントン(Geoffrey Hinton_1947年12月6日 -)

ジェフリー・ヒントンは、ディープラーニング分野のパイオニアであり、特に「バック・プロパゲーション・アルゴリズム」の提唱で知られています。このアルゴリズムは、ニューラルネットワークの学習を効率化するために重要な役割を果たし、現代のAI技術の発展に大きく貢献しました。

バロー、ニュートン、マクスウェル、ケルビン卿、ラザフォード、ボーア、チャドウィック、レイリー卿、JJトムソン、ディラック、ホーキンスがここで議論しました。そしてヒントンも。

 

ケンブリッジで心理学を専攻していましたが、
先進的な研究である人工知能のモデル化をカナダで進めます。
そうした中で
「脳の構造が何かを学ぶのに適しているのは明らかだ」
と感じて、信念ともいえる先見性で研究を続けました。
【本記事中での太字部は2024年10月9日付の
日経新聞からの引用です(以下同様)】


計算機の性能向上という背景もありますが、
ニューラルネットワークという構造がAIの進化に
大きな役割を果たしたと言えます。ヒントンは
Googleで働きつつ、トロント大学で研究を続け、
ディープラーニングの商用化にも貢献しました。
また、AIのリスクについても積極的に発言し、
倫理的な側面にも注力しています。こだわる所はこだわり、
持論を貫き「自分は頑固だからね」と語る研究者です。

 

主な業績

バックプロパゲーションアルゴリズムの開発

ディープラーニングの応用によるAIの飛躍的進展

AIの倫理や安全性に関する問題提起

ジョン・ホップフィールド(John Hopfield)

ジョン・ホップフィールドは「ホップフィールド・ネットワーク」として知られるニューラルネットワークの一種を提唱した物理学者です。このモデルは、人間の脳にインスパイアされたコンピュータシステムを構築するための基礎を築き、パターン認識やデータの記憶と復元に使用される理論的フレームワークを提供しました。彼の研究は、ニューラルネットワークの理解を深めるとともに、物理学と計算科学の橋渡しとなっています。

主な業績

ホップフィールド・ネットワークの提唱

神経科学とコンピュータ・サイエンスの融合研究

ニューラル・ネットワークの理論的基礎の確立

この二人の研究はAIの進展において非常に重要であり、彼らの知見は現在の技術に深い影響を与え続けています。

ジェフリー・ヒントンの新規性

特に私はジェフリー・ヒントンに注目していて彼の唱える  Y = A  /(2040-X)という公式を記事化してます。dirac226.com での2024年4月の記載でした。ヒントン氏の弟子の議論を記載した記事です。AIの活用により「人間社会の生産性が2040年頃には発散する」という内容です。ジェフリー・ヒントンのもともとの専門は実験心理学的なアプローチです。また、AIが物理学かな?と思う人も居るかもしれませんが、私の中では全くつながる世界です。

なにより、ジェフリー・ヒントンはAIの基本的な考え方として人間の脳活動を模倣した「ニューラル・ネットワーク」の仕組みを深化させました。

人間の脳の機能を模倣した人工知能の中核的な技術です。以下に、ニューラルネットワークの具体的な仕組みを解説します。

ニューラルネットワークとは?

ニューラルネットワークは、生物の神経系、特に脳のニューロンの働きをモデル化したもので、AIがデータを学習し、複雑なパターンを認識・生成するための基本的な構造です。個々の「ニューロン」に相当するノードが層状に配置され、これらが互いに連結されて信号(データ)を伝達します。信号は重み付けされて処理され、学習プロセスの中でこの重みが調整されていきます。

ニューラルネットワークの構造

ニューラルネットワークは、主に3つの層で構成されています。

1. 入力層 (Input Layer)

入力層は、ネットワークに供給されるデータを受け取る部分です。各ノード(ニューロン)は一つの入力データを受け取り、それを次の層に送ります。例えば、画像処理の場合、各ピクセルの値が入力データとなります。

2. 隠れ層 (Hidden Layer)

入力層からの信号は隠れ層に伝達され、複雑な計算処理が行われます。隠れ層が多層に渡る場合、これを「ディープラーニング」と呼びます。この層では、特徴抽出やパターン認識などの高度な処理が行われ、モデルの精度を向上させます。隠れ層が多いほど、モデルはより複雑で高度なタスクに対応できるようになります。

3. 出力層 (Output Layer)

最後に、処理された信号が出力層に送られ、予測結果や分類結果として出力されます。例えば、画像が「犬」か「猫」かを分類する場合、出力層は「犬」または「猫」という結果を返します。

ニューラルネットワークの学習方法

ニューラルネットワークは、「バックプロパゲーション(誤差逆伝播法)」を用いて学習を行います。これは、出力と正解の誤差を計算し、その誤差を各層に逆方向に伝播させることで、各ノード間の「重み」を調整するプロセスです。この方法により、モデルは徐々に正確な出力を生成する能力を高めます。

活用例

ニューラルネットワークはさまざまな分野で応用されています。以下は代表的な活用例です。

  • 画像認識:写真やビデオの中から物体や顔を認識する技術。Googleの画像検索やスマートフォンの顔認識機能に利用されています。
  • 音声認識:音声データをテキストに変換し、会話内容を解析する技術。SiriやGoogleアシスタントなどの音声アシスタントに応用されています。
  • 自然言語処理 (NLP):言語データを解析し、翻訳や文章生成、感情分析などを行う技術。翻訳サービスやチャットボットに利用されています。

ジェフリー・ヒントンの研究が深化させたニューラルネットワークは、AI技術の中でも特に重要な要素であり、現代の技術社会に大きな影響を与え続けています。

ニューラルネットワークの優位性

ヒントンの作り上げた「アレックスネット」は2012年に開かれた画像認識関連の大会で高得点をあげました。また同氏が率いるトロント大学のチームはゲーム関係の大会でも成果を収めています。「ヒントン氏が米エヌピディアの画像処理半導体(GPU)をつかった」実績が同半導体の評判を大きく広げました。2024年10月現在でエヌピディア社は過去最大の企業価値を持つ半導体メーカーとして君臨しています。(時価総額3兆ドル)

ジェフリー・ヒントン氏の功績はAI分野において非常に重要であり特に彼が提唱・開発した技術や成果は、画像認識やディープラーニングの飛躍的な進展をもたらしました。以下に、彼の代表的な実績を具体的に解説します。

アレックスネット (AlexNet) の成功

2012年、ジェフリー・ヒントン氏とその弟子であるアレックス・クリージェフスキー (Alex Krizhevsky) が開発した「アレックスネット」は、ILSVRC(ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge)という画像認識の世界大会で圧倒的な成功を収めました。アレックスネットは従来のモデルを遥かに凌駕し、ディープラーニングの可能性を世界に示しました。

主な特徴と成果

  • 深層ニューラルネットワークの使用:アレックス・ネットは、8層に渡る深層ニューラルネットワークを用いて画像を処理しました。
  • エラー率の大幅な削減:アレックスネットは、他のチームが達成したエラー率を大幅に下回り、画像認識の分野で革新をもたらしました。
  • ディープラーニングの普及:この成功により、ディープラーニングが多くのAIプロジェクトで主流となり、その後の技術発展に貢献しました。

トロント大学のゲーム大会での成果

ヒントン氏が進化させた原理は、ゲームにおけるAIの活用でも優れた成果を出しました。特に、強化学習やニューラルネットワークの技術を駆使し、ゲームのプレイにおいて人間以上のパフォーマンスを発揮することに成功しました。

主な成果

  • 強化学習の応用:AIエージェントがゲーム内での行動を学習し、最適な行動を取るための強化学習アルゴリズムを発展させました。
  • AIのパフォーマンス向上:人間のプレイヤーを超えるAIを開発し、ゲームやシミュレーションの分野でもAIが強力なツールとなることを証明しました。

    • AIが人間を超えるプレイ:強化学習を用いたAIを開発し、ゲームにおいて最適なプレイを学習させました。これにより、AIが人間のプレイヤーよりも効率よくゲームを進められることが証明されました。
    • ゲームAIの進化:特に、戦略ゲームやリアルタイムのゲームにおいてAIが優れた成果を収め、AIの応用範囲が広がりました。これにより、ゲーム業界でもAIが注目され、エンターテインメント分野での利用が進んでいます。

    この実績により、ゲームやシミュレーション分野でAIの活用が急速に進み、技術の進化だけでなく、商業的な成功にもつながりました。

NVIDIAのGPUを用いた功績

ヒントン氏は、AI研究において米エヌビディア (NVIDIA) 社のGPU(画像処理半導体)を使用することで、ディープラーニングの計算効率を劇的に向上させました。これにより、従来のCPUでは処理が困難だった大量のデータを短時間で処理できるようになり、AI技術の急速な発展を支えました。

主な成果

  • 計算速度の飛躍的な向上:GPUの並列処理能力を活用し、ディープラーニングの訓練時間が大幅に短縮されました。
  • NVIDIAの評判を高める:ヒントン氏の成功により、NVIDIAのGPUはAI研究の中核ツールとしての地位を確立し、2024年時点で同社は時価総額3兆ドルに達するなど、過去最大の企業価値を持つ半導体メーカーとなりました。

2024年10月現在の影響

ヒントン氏のこれらの実績は、AI研究と商用化の両面で大きな影響を与え続けています。彼が発展させた技術や使用したツール(特にNVIDIAのGPU)は、現在でもAIの進化を支える基盤として機能しており、AI産業全体の成長を促進しています。

今後の物理学とAI

物理学における知識の追求は、AIの登場で新しい段階に入ったという印象を受けます。第一回のレントゲンの受賞の時代からはより実験と結びついた実証的な現象理解が次々と進んでいきました。量子力学、素粒子物理学、物性物理学といった新世界で人類は知見を広めてきました。そうした現象理解はこれからも続きます。同時に、現代に置けれ宇革命的な技術である「AI」が急激な変化をもたらして、恩恵を与えていることも確かです。その意味で2024年の受賞は時代を反映していると言えます。「二人が貢献したAIの技術革新と発展は、他の物理学の大きな推進力となっている」とノーベル賞の選考委員会は称えています。具体的には以下の事例を評価してます。

具体的に解説します。

ヒッグス粒子の発見

ヒッグス粒子の発見は、2012年にCERNの大型ハドロン衝突型加速器(LHC)を使用して実現しました。この粒子は、1964年にピーター・ヒッグスらによって予測されたもので、物質の質量の起源を説明する重要な要素です。

  • 役割と意義:ヒッグス粒子は「ヒッグス場」という見えないフィールドと関係しており、これが他の素粒子に質量を与える役割を果たします。質量の存在理由を解き明かすことで、標準模型と呼ばれる物理学の基本理論を補完しました。
  • 発見の重要性:この発見により、物理学者たちは物質の基本的な性質を理解するための手掛かりを得、宇宙の成り立ちに関するさらなる研究が進展しました。

重力波の検出

2015年、アメリカのLIGO(レーザー干渉計重力波観測装置)は、重力波の直接検出に成功しました。重力波は、アインシュタインの一般相対性理論で予言された時空の歪みを示す波で、ブラックホールや中性子星が衝突したときに発生します。

  • 役割と意義:重力波は、宇宙の深遠な出来事を探知する新しい手段を提供しました。これまで光や電磁波では捉えられなかった現象を観測できるようになり、宇宙の起源やブラックホールの性質に関する新たな洞察が得られるようになりました。
  • 発見の重要性:重力波の検出は、天文学や宇宙物理学に革命をもたらし、これまで理解されていなかった天体現象の解明が進むきっかけとなりました。

ブラックホール観測

2019年、Event Horizon Telescope(EHT)によって史上初めてブラックホールの「写真」が撮影されました。この画像は、地球サイズの望遠鏡を使ってブラックホールの影を直接観測したものです。

  • 役割と意義:ブラックホールは、光さえも脱出できない強い重力を持つ天体で、その存在は理論的に予測されていましたが、実際に観測されたのは初めてです。これにより、ブラックホールが実在し、一般相対性理論が正しいことが改めて確認されました。
  • 発見の重要性:この観測は、宇宙の極限状態に関する理解を深め、ブラックホールが周囲の物質やエネルギーとどのように相互作用するかを知る手がかりを提供しました。

これらの成果は、AI技術の進歩によるデータ解析やシミュレーション技術の向上があったからこそ可能になった部分も大きく、物理学とAIの相互作用が未来の科学研究を大きく推進する役割を果たしています。

 

4o

ノーベル賞を創設したアルフレッド・ノーベルの当初の理念(遺言)
を最後に残します。「(ノーベル賞は)
人類にもっとも大きく貢献した科学者に贈る。

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【改訂】東大が量子コンピューターを2023年秋に導入
(IBM社製‗127量子ビット)

東大

こんにちはコウジです!
「東大が量子コンピューター」の原稿を改定します。
今回の主たる改定は新規追記分の補完です。
大分長いこと改定していませんでしたね。

初見の人が検索結果を見て記事内容が分かり易いように再推敲します。

SNSは戦略的に使っていきます。そして記述に誤解を生む表現がないかを
チェックし続けてます。ご意見・関連投稿は歓迎します。

(写真は従来の基盤の写真です)

以下投稿の内容は2023/04/22の
日経新聞記載の情報メインです。
現代の情報だと考えて下さい。

新聞記事を離れた所で冷静に考えていくと
税金の使い道の話でもあります。

日本国民の皆様が一緒になって考えて、
出来れば知恵を出し合えたら
より良い展開に
つながる類の話題なのです。しかし、
実のところ、大多数の日本国民は
「量子コンピュータ?言葉は聞くけれども…」
って感じで内容が議論されていません。
議論を喚起しましょう。

本記事では私論を中心に語ります。但し、
記載した量子ビット数は何度も確認しています。

ニュースのアナウンサーも語れる内容が少ない
のでしょう。
そんな中で東大本郷キャンバスでは
記者会見が開かれ、IBM社のフェローが
「有用な量子コンピューターの世界がすぐそこまで来ている」
と語っています。

物理学を専攻していた私でも多分野において下調べが必要です。
当面、「ラビ振動」、「共振器と量子ビットの間の空間」
「ミアンダの線路」、「量子誤り訂正」といった概念を
改めて理解し直さないと最新の性能が評価できません。

特に理化学研究所に導入された機種は
色々な情報が出ていて教育的です。対して
東大が導入するIBM社製の量子コンピューターは
トヨタ自動車やソニーグループなど日本企業12社での
協議会による利用を想定していて、
利益享受を受ける団体が限られています。
今後の課題として利用の解放(促進)が望まれます。 

東京大学が川崎拠点に導入

既に27量子ビットを導入している川崎拠点に2023年の秋に
127量子ビットの新鋭機を導入する予定です。
経済産業省は42億円の支援を通じて計算手法等の
実用面へ向けての課題を解決していく予定です。

一例としてJSR(素材メーカー)が「半導体向け材料の開発」
を想定して活用する方針を打ち出しているようですが
具体的にプロジェクトに参加する事で得られるメリットを
明確にする作業は大変そうです。

現時点での量子コンピューターの国内体制

報道では「量子ビット」の数に着目した表現が多いです。
実際に理化学研究所では2023年の3月に64量子ビットの
装置を導入して研究を進めています。

また、英国のオックスフォード・クァン・サーキッツ
は都内のデータセンターに今年の後半に量子コンピューター
を設置予定で外部企業の利用も想定しています。

対して米国のIBMでは433量子ビットのプロセッサーが開発
されていて、2023年度中には1000量子ビットの実現、
2025年度には4000量子ビット以上の実現を計画しています。 

EV電池開発に革新的貢献ができるか

一例としてIonQ社とHyundai Motor社は共同で
量子コンピューターに対する
バッテリー化学モデル
を開発しています。(2022年2月発表~)

実際に同社は新しい変分量子固有値ソルバー法
(VQE:Variational Quantum Eigensolver)を共同で開発してます。
開発目的はバッテリー化学におけるリチウム化合物や
化学的相互作用の研究への適用です。

 特定の最適化問題を解決するVQEは原理的に
量子コンピューターと親和性が良いです。
変分原理を使用し、ハミルトニアンの基底状態エネルギー、
動的物理システムの状態の時間変化率を考えていくのです。
計算上の限界で、既存システムでは精度に制約がりました。

 具体的に酸化リチウムの構造やエネルギーのシミュレーション
に使用する、量子コンピュータ上で動作可能な
バッテリー化学モデルを共同開発しています

リチウム電池の性能や安全性の向上、コストの低減が進めば
EV開発における最重要課題の解決に向けて効果は大きいです。
【実際、EV価格の半分くらいはバッテリーの価格だと言われています】

ハイブリット英会話スタイルで伸ばす「アクエス」
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日本での量子コンピューターの実現へ向け新会社設立【分子研が中心‗冷却原子方式採用】

次世代の高速計算機を商用化へ

国内のメーカーと国の研究機関が2024年度に新会社を立ち上げます。新会社が成功するためには、大事な事が思い浮かびますね。

まず、産業連携と協力:

他の企業や研究機関との連携が重要です。共同研究やパートナーシップを通じて、幅広い視点からの知見を取り入れること大事です。

そして、市場調査と需要予測:

顧客のニーズを正確に把握し、市場調査を行い、将来の需要を予測することが重要です。これにより、製品やサービスの開発において競争力を維持できます。

最後に、人材の確保と育成:

高度な技術を持った人材を確保し、彼らのスキルを磨くための継続的な教育プログラムを提供することが成功の鍵となります。アイディア出しの段階とは別に産業塾生の為に大事な時期があると考え、産業成長の為に尽力する人員が必要です。

日本の特技とプレーヤー

会社としてプレーヤーとして名乗りを上げているのは富士通、日立製作所、NEC、浜松フォトニクス、スタートアップのblueqatやグルーヴノーツが参加する予定です。

国の研究機関としては自然科学研究機構・分子科学研究所(分子研・愛知県岡崎市)が中心となり新会社を設立する模様です。こうした事業で想定される予算の流れを考えると出資比率に伴い、国から各社に補助金がつく形となる事でしょう。詳細は今後決めていくようです。また他機関としての日本投資銀行も参画します。

超伝導方式と冷却原子方式

今回の量子素子(従来コンピューターでのビットに相当)を実現する
ハードウェアは「冷却原子方式」と呼ばれる新しいタイプです。

理化学研や米IBMが超伝導方式(今のスタンダード)を採用
しているのに対して、新団体の方式は絶対零度近くに冷やした
ルビジウム電子を使います。

「原子1個1個を高精度で捕捉できる「光ピンセット」と呼ぶ技術の発達」

を使っている所がポイントです。
従来方式より技術的なメリットが出てきます。

夫々の方式で計算時のエラー対策や素子の集積化など課題
はありますが冷却原子方式の方が超伝導方式に比べて
素子の安定性が高く集積化にも有利ではないかと言われています。

【分子科学研・大森氏のコメント】

開発の課題

全体的な目論みとしては日本独自の将来の国際競争力を確保する目論見
がありそうです。2024年2月の時点での大きな進展として、新方式での
計算原理で大事になってくる「操作」に関わる時間を大幅に短縮しました。
分子研の大森賢治教授らが独自のレーザー技術で基本操作を10ナノ秒以下の
短時間で実現しています。
(原理的には2022年に英国の雑誌に発表しています)

また、
競合としてハーバード大学とその関係者(クエラ・コンピューティング)
が居て日米での競争となっています。

最後に
著者は急速に発展する量子コンピューターと
AIの技術進展が同時期に起きている事情に鑑み
この二者が関連しているのではないかという視点
を込めて今後の考察を進めていきます。
「何となく」
って感覚も大事ですよね。

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2024/03/06_初回投稿

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物質同士が真空で引き合う?!3/1改訂【狭い空間でのカシミール効果とその検証】

こんにちはコウジです!
「カシミール効果」の原稿を改定します。
今回の主たる改定はAI情報の再考です。また、

初見の人が検索結果を見て記事内容が分かり易いように再推敲します。

SNSは戦略的に使っていきます。そして記述に誤解を生む表現がないかを
チェックし続けてます。ご意見・関連投稿は歓迎します。

カシミール効果の検証

先ず本稿は2024年1月7日の記事からの情報で起草しています。近接した2つの物体が量子力学的な効果で引き合うという現象です。

電磁力でもなく万有引力でもない力でマクロなスケールの物体が引かれ合う現象は不可思議だと言えますが、正に量子的な効果だと言えます。

蘭ヘンドリク・カシミール

そもそも、こうした現象は理論的に予言されていました!!オランダのヘンドリックカシミールが真空中で生じると1948年に予想していたのです。

量子力学的に考えて、板の内側の狭い空間(数十nm)での真空状態を考えた時に板の内側での波動関数が外側と異なる筈なのです。結果として板同士が引き合う力が生じます。板の内側の波動関数の方が外側よりも秩序を持っているからだとも言えますね。エネルギーに相当する振動(波)を観測する作業となります。

ゆらぎの効果と制御

カシミール効果の検証は困難でしたが技術の進展に伴い、最近観測されるようになりました。1997年に実験で確かめられています。(参考:京都大学での測定

産業ではトヨタ中研でロードベアリングでの応用を考えているそうです。またMEMS(超微小電気機械システム)への応用が検討されています。江崎ダイオードを実用化したように独自の技術が期待できますね。

名大での2012年の実験

そもそも「ゆらぎの」現象が顕著となる設定は不確定性原理を十分に考察する必要があります。

その不確定性原理を覆す観測が2012年に名古屋大学で報告されています。

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2024/02/18_ 初稿投稿
2024/03/01_改訂投稿

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物質同士が真空で引き合う?!【狭い空間でのカシミール効果とその検証】

カシミール効果の検証

先ず本稿は2024年1月7日の記事からの情報で起草しています。
近接した2つの物体が量子力学的な効果で引き合うという現象です。

電磁力でもなく万有引力でもない力でマクロなスケールの物体が
引かれ合う現象は不可思議だと言えますが、
まさに量子的な効果だと言えます。

蘭ヘンドリク・カシミール

そもそも、こうした現象は理論的に予言されていました!!オランダのヘンドリックカシミールが真空中で生じると1948年に予想していたのです。

量子力学的に考えて、板の内側の狭い空間(数十nm)での真空状態を考えた時に板の内側での波動関数が外側と異なる筈なのです。結果として板同士が引き合う力が生じます。板の内側の波動関数の方が外側よりも秩序を持っているからだとも言えますね。
エネルギーに相当する振動(波)を観測する作業となります。

ゆらぎの効果と制御

カシミール効果の検証は困難でしたが技術の進展に伴い、
最近観測されるようになりました。
1997年に実験で確かめられています。
参考:京都大学での測定

産業ではトヨタ中研でロードベアリングでの応用
を考えているそうです。またMEMS(超微小電気機械システム)
への応用が検討されています。江崎ダイオードを実用化したように
独自の技術が期待できますね。

名大での2012年の実験

そもそも「ゆらぎの」現象が顕著となる設定は
不確定性原理を十分に考察する必要があります。

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2012年に名古屋大学で報告されています。

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2024/02/18_ 初稿投稿
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AIでの考察(参考‗以下8行)
【量子力学において、物体が近接している状況では、電磁力や重力といった古典的な力だけでなく、】
【量子効果によっても相互作用が起こります。これは「量子力学的な引力」と呼ばれることがあります。】
【具体的な例としては、カスミール効果が挙げられます。これは、2つの平行な平板が非常に近接していると、】
【真空中における零点振動により、これらの平板が引き合う現象です。カスミール効果は量子場論の一部であり、】
【真空中の量子フラクトゥエーションによって引き起こされるものです。】
【このような量子的な引力効果は、通常の重力や電磁気力とは異なる特性を持ち、微小な距離や】
【微小なスケールでの相互作用に関与します。これは古典的な物理学の範疇を超えるものであり、】
【近年ではナノテクノロジーや微小な物体の挙動の理解において重要な要素となっています。】

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あけましておめでとうございます。今年も宜しくお願い致します。【本ブログの方向性】

年が明けて目出たいですね。

皆様あけましておめでとうございます。今年もどうぞよろしくお願いします。

個人的には昨年度は色々と新しいことがありましたが、なにより

AIとの出会いがとても意義深かったです。

これからもAIを中心にネット活動を続け、理想を具現化します。

本ブログの今後(方向性)

なにより本ブログは私のネット生活のきっかけとなったブログで

これからも大事にしていきたいと考えています。

少なくとも、年に7人程度の物理学者(数学者)をとりあげて

主にリライトをしながら個別記事を洗練・充実させていく

方向で今後も続けていきたいと思います。

どうぞ宜しくお願い致します。

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AIでの考察(参考)

 

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ドラマまとめ【物理ネタでもしっかりしたドラマがあるって知ってました?】

ドラマでも物理を追いかけよう

本稿を起こしている気持ちとしては逃避の側面があります。

研究や会社員の世界にどっぷりハマった日常生活から
「抜け出したい!!」という切なる願いがありました。

それでも、
普段の生活に戻った時に落差が大きいのは嫌なので
今回の原稿に繋がっています。さらっと楽しんでください。

海外ドラマは新鮮!!

まず、現地でのタイトルは「Einstein]!!をご紹介します。

アインシュタイン天才科学者の殺人捜査

本稿のようなブログ記事が無ければ
私自身もドラマの存材を忘れます。

更新の度にリンクが有効か確認してます。
また、
このご紹介はアマゾンプライムでの視聴なので
アマゾンの課金をしたくないな、とか考えて楽しんでください。

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2023/10/29‗初稿投稿
2024/11/09‗改訂投稿

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【お勧めの海外ドラマ‗2015年ドイツ制作】アインシュタイン天才科学者の殺人捜査

アインシュタインの犯罪捜査

昨日、アマゾンで御嫁が見ていて

面白かったので私もこれから見続けます。

何と言ってもスピード感が秀逸!!

初回は2015年放送、シリーズ化は2017年です。

テレビドラマの「相棒」でも

仲間内での会話がブラックだったりして

言葉遊びでワクワクする瞬間があります。

そんな感じで会話もテンポよく進みます。

舞台はドイツ語圏が多い。

主人公自体はルール大学の教授で

違法薬物の前科で逮捕されると刑務所行きの人。

そんな人がアインシュタインの子孫なのです。

まぁ無茶無茶な設定で痛快??

作中でもドラック使ったりして

教育的には良くない気もしますが

エンターテイメントとして楽しめばよいでしょう。


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2023/10/29_初稿投稿

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大森賢治氏が冷却原子方式に挑む【超電導の実現へ向けて新しい方式を提案】

東大

はじめに

本稿は2023年9月13日の日経新聞に掲載された記事を骨子として、
著者であるコウジ独自の関心に従い追記した内容となっています。

量子コンピュータの実現へ

量子コンピューターの実現に向けて 各国が独自の技術を競い合う中で、
単一原子 に着目した 原子冷却方式と呼ばれる 方式に
日本の技術者が挑戦しています。アメリカの学会で
成果を発表したところ 反響著ししく、
新たな成果が期待されています。

米ロードアイランド州のサルベレジーナ大学で
開かれた量子制限に関する研究会で、
日本人の大森賢司さんが議長を務めました。

この合同研究かは 90年以上の歴史を持ち
特にジョン・マスティース米カリフォルニア 大学教授 ら
著名な学者が参加していることで有名です。

今回160人の規模で会議が開かれています
大森さんらが手がける冷却原子方式の量子コンピューターは
実用化で先行する超電導方式、光方式に続く
第3の量子コンピューターと呼ばれています。

マティニス教授も絶賛

昨年8月に 大森教授らが開発した 研究成果を マティニス教授は
主に評価しています。 計算速度を上げるためにゲート操作時の
原子間の距離を十分に近づける事が必要なのに対して
超高速のパルスレーザーを照射するという
独自の方式で実現した結果です。

操作スピードは従来方式に比べ2桁早くなり
Google が超電動方式で2020年に発表した記録を
しのいでいます。

どこにメリットがあるか

第1のメリットとしては現在主流となってる超伝導方式の
量子コンピューターと異なり冷却器が不要という点です。
装置が必要で稼動できるということが大きな特徴です。
新しい方式では大規模化が難しく好ましい量子状態が
長時間維持できるという所が大きな特徴です。

また大規模化が容易で量子状態を長時間維持できる
特徴があります。ただし計算する時の冷凍操作に
時間がかかることが大きな問題点でした。

卓越したアイディア

2010年頃に大森教授が各界で評価を受けた内容は「通常のコンピューターのように電荷で情報を担う」のではなくて波動関数が情報の担い手として活躍する仕組みです!!

超高速の分子コンピューターと呼ばれます。分子にアト秒間隔で2つのレーザーパルスを与え反応を見ます。1アト秒とは100京分の1秒、一秒間に地球を7周半の距離を進む光がやっと0.3 nm 進めるくらいの非常に短い時間です。その感覚で情報を与える仕組みが波動関数に影響を与えます。

その他の量子コンピュータ

前日した光学方式は技術として先行しており研究成果が多数あります。
また理科学研究所で導入しているような量子ビット方式のコンピューターは
マイナス百ケルビン以下に冷却する必要があり 計算組織を
適切な状態に維持することはとても難しいです。

また計算時間の 十分な 確保も大きな課題です。

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2023/09/13‗初稿投稿

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摩擦の物理の再考【揺動散逸定理とか熱雑音とかデコヒーレンスとか】

摩擦の歴史

摩擦の歴史は古いです。古代から続くモデルとして
熱さの発生と凹凸のある表面での摩擦面での微小な
部分の変形を考えていったのです。その後、
ニュートンによる力の定式化や、熱力学での
熱とエネルギーの相互の定式化が進み
一定の定式化と応用がされていきました。

揺動散逸定理

アインシュタインが1905年の革新的な
論文ラッシュの中でブラウン運動を定式化
していき静止した液体中での粒子の不規則な
運動が摩擦として働く運動を定式化しました。
具体的には
D を粒子の拡散係数、μ を移動度とした時の関係を
しめします。ここでのμは外力F に対する粒子の終端ドリフト速度 vd
 の比 μ = vd/F として表現されています。この時、

D = μkBT となります。

熱雑音

アインシュタインより少し後の時代、
情報理論でナイキストの定理として知られている
法則を確立したナイキストが自由電子の不規則な運動
に対して熱がどう関わるかを定式化しました。
電流が無い場合に自由電子が雑音として作用して
静電圧に対して、その二乗平均電圧 ⟨V 2⟩ が考察できます。
更に電気抵抗 R 、と上記のボルツマン定数、温度との関係として

<V^2> = 4R KBTΔV

デコヒーレンス

量子的エンタングルメントを実現している状態が
壊れていく様子も今後議論されていくと思われます。

量子力学的な観点から原子の挙動を考えたら
必然的に統計的な.見方をすることになり
エントロピーの概念が出てきます。時間の経過と共に
波束が広がり量子的な「つながり」は消えていきます。
その時に、
同時にエントロピーは増大するのでしょうか。

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2023/07/23_初回投稿
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