У дивному, дикому та дивовижному світі квантових відеоігор

У 1950 році чоловік на ім’я Джон Беннетт, австралійський співробітник нині неіснуючої британської технологічної фірми Ferranti, створив, можливо, перший в історії ігровий комп’ютер. На ньому можна було грати в гру під назвою “Нім”, давно забуту салонну гру, в якій гравці по черзі виймають сірники з кількох купок. Програє той гравець, який виймає останній сірник. Для своєї комп’ютеризованої версії Беннетт створив величезну машину шириною 12 футів, висотою 5 футів і глибиною 9 футів. Більшу частину цього простору займали світлові вакуумні трубки, які зображували віртуальні сірники.

• Створюйте ігри, просувайте квантові
• Каталог квантових ігор
• Від квантових ігор до ігор рівня AAA
• Заплутаність майбутнього

Метою Беннетта не було створення ігрової машини заради неї самої; причина в тому, що хтось може побудувати ігровий комп’ютер сьогодні. Як зауважив письменник Трістан Донован у своїй чудовій історії відеоігор 2010 року “Replay”: “Незважаючи на пропозицію Ферранті створити ігровий комп’ютер, Беннетт мав на меті не розважити, а продемонструвати здатність комп’ютерів робити [математику]”.

Стрибок вперед майже на 70 років, і фізик і комп’ютерний вчений на ім’я доктор Джеймс Робін Вуттон використовує ігри для демонстрації можливостей іншого нового, і не менш великого, експериментального комп’ютера. Комп’ютер у цьому питанні – це квантовий комп’ютер, мрія вчених з 1980-х років, що тепер нарешті стає науковою реальністю.

Квантові комп’ютери кодують інформацію у вигляді тонких кореляцій з неймовірно багатою структурою. Це дозволяє зберігати і маніпулювати потенційно приголомшливою щільністю інформації. На відміну від класичного комп’ютера, який кодує як серію одиниць і нулів, біти (так звані кубіти) у квантовому комп’ютері можуть бути або одиницею, або нулем, або обома одночасно. Ці кубіти складаються з субатомних частинок, які підпорядковуються правилам квантової, а не класичної механіки. Вони грають за своїми власними правилами – трохи як персонаж Тома Круза Маверік з фільму “Найкращий стрілець”, якби він менше часу витрачав на дзижчання у вежі, а більше часу демонстрував такі властивості, як “суперпозиції” та “заплутаність”.

Я зустрівся з Вуттоном в дослідницькій лабораторії IBM в Цюріху в дощовий день наприкінці листопада. За кілька хвилин до цього я втиснувся в невелику кімнату з юрбою інших збуджених глядачів, де ми стояли за мотузкою і витріщалися на один з квантових комп’ютерів IBM, як люди, які чекають, коли їх пустять в ексклюзивний нічний клуб. Мені пригадалось, як за часів Джона Беннета люди говорили про технологічне священство, що оточувало комп’ютери: тоді величезні мейнфрейми були заховані в лабіринтових кімнатах, за якими доглядали висококваліфіковані люди в білих лабораторних халатах. Не маючи необхідної семінарської підготовки, ми, відвідувачі квантового комп’ютера, могли лише здалеку насолоджуватися його атмосферою, слухаючи в благоговійній тиші дивний звук “ві-ві-ві-ві-ві-ві” його системи охолодження.

Створюйте ігри, просувайте квантові

Інтерес Воттона до квантових ігор виник саме з цього сценарію. У 2016 році він відвідав захід з квантових обчислень на тому самому швейцарському гірськолижному курорті, де у 1925 році Ервін Шредінгер, відпочиваючи зі своєю дівчиною, розробив своє знамените хвильове рівняння Шредінгера. Якщо і існує точка відліку для квантових обчислень, то це була вона. Воттон був частиною консорціуму, спонсором якого був швейцарський уряд, який займався (і допомагав поширювати інформацію про) квантові обчислення.

“У той час квантові обчислення здавалися чимось дуже далеким”, – сказав він в інтерв’ю Digital Trends. “Компанії і університети працювали над цим, але це була тема досліджень, а не щось, що будь-хто з вулиці міг би взяти в руки. Ми говорили про те, як це вирішити”.

Вуттон був геймером з початку 1990-х років. “Я виграв Game Boy в конкурсі в журналі про боротьбу”, – сказав він. “Це був конкурс Slush Puppy, де потрібно було придумати новий смак. Мій смак Slush Puppy називався щось на кшталт Rollin’ Redcurrant. Я не впевнений, що потрібно було використовувати прикметник. Можливо, це те, що відрізняло мене від інших”.

Хоча, можливо, це був не прямий шлях, Вуттон знав, як інтерес до ігор може привести людей до інтересу до інших аспектів технологій. Він припустив, що створення ігор з використанням квантових обчислень може бути гарним способом підвищення обізнаності громадськості про цю технологію. Він звернувся за підтримкою і протягом наступного року отримав – “на свій подив” – можливість створити навчальну комп’ютерну гру про квантові обчислення. “У той час кілька людей попереджали мене, що це не буде добре для моєї кар’єри”, – сказав він. “Вони казали мені, що я повинен писати статті і отримувати гранти, а не створювати ігри”.

Але ідея була занадто спокусливою, щоб від неї відмовитися.

Каталог квантових ігор

Того ж року IBM запустила Quantum Experience, онлайн-платформу, що надає широкій громадськості (принаймні тим, хто має досвід роботи з лінійною алгеброю) доступ до прототипів квантових процесорів IBM через хмару. У поєднанні з Project Q, квантовим SDK, здатним виконувати завдання на пристроях IBM, це подбало як про апаратну, так і про програмну складову проекту Вуттона. Тепер йому потрібна була гра. Першою спробою Вуттона створити квантову гру для широкої публіки була версія гри Камінь-Папір-Ножиці, названа Cat-Box-Scissors на честь знаменитого уявного експерименту з котом Шредінгера. Пізніше Вуттон відкинув її як “[не] дуже хорошу … Трохи більше, ніж генератор випадкових чисел з історією”.

Але за ним пішли інші. Був Battleships, його злам в першій багатокористувацькій грі, зробленій на квантовому комп’ютері. Був “Квантовий пасьянс”. Був текстовий повзучий підземелля, створений за зразком Hunt the Wumpus 1973 року, який називався Hunt the Quantpus. Потім безладно названі, але значущі Battleships with partial NOT gates, які Вуттон вважає першою справжньою квантовою комп’ютерною грою, а не просто експериментом. І так далі. Як ігри, вони не зовсім роблять Red Dead Redemption 2 схожою на вчорашню новину. За своєю естетикою та геймплеєм вони більше схожі на ігри для Atari 2600 або Commodore 64. Втім, це саме те, чого можна очікувати від ембріональних фаз нової обчислювальної архітектури.

Якщо ви хочете спробувати квантову гру на собі, вам краще почати з Hello Quantum, доступної як для iOS, так і для Android. Вона переосмислює принципи квантових обчислень як гру-головоломку, в якій гравці повинні перевертати кубіти. Вона не зробить вас квантовим експертом за одну ніч, але допоможе трохи демістифікувати процес. (На кожному рівні гравці можуть натиснути кнопку “дізнатися більше”, щоб отримати легкозасвоюваний підручник з квантових основ).

Від квантових ігор до ігор рівня AAA

Квантові ігри – це не лише просвітницька діяльність. Подібно до того, як Джон Беннетт уявляв собі Nim як гру, яка буде існувати для демонстрації здібностей комп’ютера, тільки для того, щоб мимоволі запустити індустрію, яка приносить 130 мільярдів доларів на рік, так і квантові ігри виходять за рамки простого викладання гравцям уроків про квантові обчислення. Вуттон дедалі більше захоплюється тим, що він бачить як реальне застосування квантових обчислень у реальному світі. Одним з найперспективніших з них є використання переваг генерації випадкових чисел за допомогою квантових обчислень для створення випадкової місцевості в комп’ютерних іграх. У Цюріху він показав мені тривимірний віртуальний ландшафт, що нагадує Minecraft. Однак, в той час як більша частина світу Minecraft створена користувачами, в цьому випадку блоковий світ з низькою роздільною здатністю був згенерований за допомогою квантового комп’ютера.

“Квантова механіка відома своєю випадковістю, тому найпростіша можливість – це просто використовувати квантові обчислення в якості [генератора випадкових чисел]”, – сказав Вуттон. “У мене є гра, в якій я використовую тільки один кубіт: найменший квантовий комп’ютер, який ви можете отримати. Все, що ви можете зробити, це застосувати операції, які змінюють ймовірність отримання нуля або одиниці на виході. Я використовую це для визначення висоти місцевості в будь-якій точці ігрової карти”.

Протягом багатьох років багато ігор, створених на класичних комп’ютерах, вже включали процедурно згенеровані елементи. Але оскільки вимоги до цих елементів – від випадково згенерованих ворогів до цілих карт – збільшуються в складності, квантові технології можуть допомогти.

“Ігри – це індустрія, яка дуже залежить від того, наскільки швидко все працює”

“Ігри – це індустрія, яка дуже залежить від того, як швидко все працює”, – продовжив він. “Якщо є 10-кратна різниця в тому, скільки часу потрібно, щоб щось працювало, це визначає, чи можете ви насправді використовувати це в грі”. Він вважає, що сьогоднішній день є прекрасною відправною точкою для людей в ігровій індустрії, щоб взяти участь у формуванні майбутнього розвитку квантових обчислень. “Це буде визначатися тим, чого хочуть люди”, – пояснив він. “Якщо люди знайдуть цікаве застосування, і всі захочуть використовувати квантові обчислення для гри, в якій потрібно виконати завдання один раз за кадр, це допоможе продиктувати спосіб створення технології”.

Зараз він дійшов до того моменту, коли, на його думку, може дійсно початися гонка за розробку першої комерційної гри з використанням квантового комп’ютера. “Ми працювали над цими проектами з доведення принципів, але тепер я хочу працювати з реальними ігровими студіями над реальними проблемами, які у них є”, – продовжив він. “Це означає з’ясувати, чого вони хочуть і як вони хочуть, щоб технологія була [спрямована]”.

Quantum Pong – програмування на квантових комп’ютерах Епізод 1

Одне можна сказати напевно, що Вуттон більше не самотній у розробці своїх квантових ігор. За останні кілька років по всьому світу з’явилася ціла низка “квантових ігрових заторів”. “Більшість людей починають з малого”, – сказав Вуттон. “Вони часто беруть існуючу гру і використовують один або два кубіти, щоб допомогти вам реалізувати квантовий поворот в ігровій механіці”. Дотримуючись цієї мантри, ентузіасти використовували квантові обчислення для створення ремікс-версій існуючих ігор, включаючи Dr. Qubit (квантова версія Dr. Mario), Quantum Cat-sweeper (квантова версія Minesweeper) і Quantum Pong (квантова версія, е-е, Pong).

Заплутаність майбутнього

Світ квантових ігор вийшов за рамки свого еквівалента 1950 року – Nim. Тепер нам залишається тільки чекати і дивитися, що буде далі. Десятиліття, що послідували за Німом, подарували нам легендарну Космічну війну Массачусетського технологічного інституту в 1960-х роках, аркадний бум 1970-х і 80-х років, консольні війни Sega проти Nintendo, появу Sony PlayStation в 1990-х роках і так далі. У процесі цього класичні комп’ютери стали частиною нашого життя так, як ніколи раніше. Як і передбачав засновник Whole Earth Catalog Стюарт Бренд ще у 1972 році у своєму класичному есе “Космічна війна” журналу Rolling Stone: “Готові ви чи ні, але комп’ютери йдуть до людей”.

Наразі майбутнє квантових ігор знаходиться на роздоріжжі. Це незрозуміла ніша, зайнята лише кількома ентузіастами ігрової фізики, чи потужний інструмент, який формуватиме індустрію завтрашнього дня? Це те, що навчить нас усіх цінувати тонкощі квантової фізики, чи інструмент, про використання якого багато хто з нас навіть не здогадується, але який, тим не менш, дасть нам можливість грати в найкрутіші ігри?

Як кіт Шредінгера, зараз це і те, і інше одночасно. У якій суперпозиції ми перебуваємо.

Рекомендації редакції

• ROG Zephyrus G14 виводить мене з себе, але це все одно мій улюблений ігровий ноутбук 2022 року
• Ця скляна механічна клавіатура має всередині цілий комп’ютер
• State of Decay 3: дата виходу, трейлер, новини та інше
• Що чекає на ігрову індустрію в 2023 році? Паніка викладає, що готується
• Відставання в іграх? Це оновлення Windows 11 може вирішити проблему

Source: digitaltrends.com