Computación

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La computación cuántica aterriza en el mundo real

enero 8, 2021enero 6, 2021Eduardo Martínez de la Fe

Por: Eduardo Martínez de la Fe

Un pequeño ordenador cuántico ha resuelto lo que no han conseguido los gigantes que aspiran a la supremacía cuántica: organizar el tráfico de 278 aviones con solo dos cúbits, primer paso para acercar la computación cuántica a aplicaciones prácticas.

Los grandes ordenadores cuánticos sorprenden por su capacidad de realizar en segundos procesos que llevarían miles de años a un ordenador convencional, pero hasta ahora sus proezas no han tenido mayores aplicaciones prácticas, un reto que ha conseguido superar un pequeño ordenador cuántico.

Los ordenadores cuánticos se diferencian de los ordenadores clásicos en que se basan en la mecánica cuántica para el procesamiento de la información.

En vez de unos y ceros (bits), el ordenador cuántico utiliza cúbits, la unidad básica de este sistema computacional: cada cúbit es un cero y un uno a la vez, algo imposible en la física clásica.

Esta capacidad, propia de las partículas elementales, permite a los ordenadores cuánticos realizar muchos cálculos al mismo tiempo, así como conseguir ahorros exponenciales en los tiempos de procesamiento.

Sin embargo, la computación cuántica está todavía en fase de desarrollo y, aunque tiene prometedoras aplicaciones, todavía no ha resuelto algunos problemas técnicos que condicionan sus resultados prácticos.

Carrera tecnológica

Existe una carrera tecnológica por alcanzar la supremacía cuántica que enfrenta a dos gigantes norteamericanos, IBM y Google, con China: la potencia asiática ha desarrollado un ordenador cuántico 10.000 millones de veces más rápido que el de Google, la estrella hasta ahora de esta escalada tecnológica, según anunció en Science.

Sin embargo, cuando en 2019 el ordenador cuántico de Google logró resolver una tarea mucho más rápidamente que la mejor supercomputadora de IBM, el resultado no tuvo ninguna aplicación práctica.

La proeza china tiene un problema similar: ha conseguido realizar un muestreo de bosones para demostrar su capacidad cuántica, pero no se ven por ningún lado sus posibles aplicaciones prácticas.

Pequeño, pero práctico

En el frenesí de esta competición por la supremacía cuántica, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, han demostrado que pueden resolver una pequeña parte de un problema logístico real con un pequeño ordenador cuántico, pero que funciona bien: todo un desafío para los grandes modelos chino y norteamericanos.

Lo que ha conseguido este equipo, según explica en un comunicado una de sus protagonistas, Giulia Ferrini, es utilizar la computación cuántica para resolver problemas relevantes, por lo que ha trabajado en estrecha colaboración con empresas industriales.

Y para ello ha centrado su investigación en un problema real que afecta a la industria de la aviación: la programación de los vuelos. Los resultados se han publicado en dos artículos en Physical Review Applied.

Asignar aviones individuales a diferentes rutas representa un problema de optimización, que crece muy rápidamente en tamaño y complejidad a medida que aumenta el número de rutas y aviones.

Ayudando al tráfico aéreo

Para optimizar la regulación del tráfico aéreo, los investigadores suecos usaron un ordenador cuántico de solo dos cúbits, frente a los 53 cúbits que tiene el ordenador cuántico de Google.

Para conseguirlo, ejecutaron en su pequeño ordenador un algoritmo de optimización cuántica (QAOA) y comprobaron que puede resolver con éxito el problema de asignar aviones a rutas.

En esta primera demostración, el resultado se pudo verificar fácilmente, ya que la escala era muy pequeña: solo involucraba a dos aviones.

Con esta hazaña, los investigadores han sido los primeros en demostrar que el algoritmo QAOA puede resolver en la práctica el problema de asignar aviones a rutas aéreas.

También lograron ejecutar el algoritmo un nivel más allá que nadie antes, un logro que requiere un hardware muy bueno y un control preciso, destacan los investigadores.

Funciona bien y puede ir a más

“Hemos demostrado que tenemos la capacidad de mapear problemas relevantes en nuestro procesador cuántico. Todavía tenemos una pequeña cantidad de cúbits, pero funcionan bien. Nuestro plan ha sido hacer que todo funcione muy bien a pequeña escala, antes de escalar”, explica el investigador principal Jonas Bylander.

Los teóricos del equipo de investigación también simularon la resolución del mismo problema de optimización para hasta 278 aviones, lo que requeriría hasta ahora un ordenador cuántico con 25 cúbits.

“Los resultados siguieron siendo buenos a medida que ampliamos la escala. Esto sugiere que el algoritmo QAOA tiene el potencial de resolver este tipo de problemas a escalas aún mayores”, añade Giulia Ferrini.

Sin embargo, superar las mejores computadoras de la actualidad requeriría dispositivos mucho más grandes. Los investigadores de Chalmers han comenzado a escalar y ya están trabajando con cinco bits cuánticos. El plan es alcanzar al menos 20 cúbits para 2021 manteniendo la alta calidad en aplicaciones prácticas.

El objetivo a más largo plazo es tener una computadora cuántica en funcionamiento con al menos cien cúbits, con una potencia de cálculo mucho mayor que las mejores supercomputadoras de la actualidad, destacan los investigadores, dando a entender que también aspiran a la supremacía cuántica.

Esa potencia de cálculo se podría utilizar para resolver problemas de optimización más complejos que el de la gestión del tráfico aéreo, así como para el aprendizaje automático avanzado y para cálculos de las propiedades de las moléculas, aplicaciones todas ellas de una gran utilidad práctica.

De todas formas, estamos lejos de cantar victoria: un estudio publicado el mes pasado concluía que para aumentar la potencia de los ordenadores cuánticos es inútil aumentar el número de cúbits, y que lo que hay que hacer es mejorar su fiabilidad, algo que no se sabe muy bien cómo conseguirlo.

Referencias

Improved Success Probability with Greater Circuit Depth for the Quantum Approximate Optimization Algorithm. Andreas Bengtsson et al. Phys. Rev. Applied 14, 034010, 3 September 2020. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.14.034010

Applying the Quantum Approximate Optimization Algorithm to the Tail-Assignment Problem. Pontus Vikstål et al. Phys. Rev. Applied 14, 034009. 3 September 2020. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.14.034009

Fuente: https://tendencias21.levante-emv.com/la-computacion-cuantica-aterriza-en-el-mundo-real.html

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Los consejos de un gurú de la computación mundial para aplicar en la escuela

julio 14, 2019julio 14, 2019Entrevistas

Irán / 14 de julio de 2019 / Autor: Redacción / Fuente: Semana

En el mundo actual, es casi una exigencia que los jóvenes aprendan a crear apps, páginas web y programas computacionales desde temprano en el colegio. Entrevista con Hadi Partovi, CEO de Code.org.

Pocas personas conocen Silicon Valley tan bien como Hadi Partovi. Fue gerente general de Microsoft, vicepresidente de MySpace, fundó iLike, una red social para compartir música, y ha sido consejero de Facebook y Dropbox. Por eso entiende como pocos la relevancia de que los niños aprendan computación desde pequeños.

Hijo de una familia de recursos limitados que se mudó de Irán a Estados Unidos cuando tenía 12 años, considera que aprender programación le cambió la vida. Por eso se dedica a promover el pensamiento computacional en los colegios desde la ONG que fundó en 2013, Code.org.

Ahora esta organización ofrece cursos de programación gratuitos a más de 36 millones de estudiantes en todo el mundo y es el principal referente en la promoción de la educación computacional en el mundo. En Colombia, cerca de 220.000 jóvenes aprenden código desde sus casas con ellos, y este año, en asociación con Computadores para Educar, lanzaron un piloto para llevar su modelo a 18 colegios oficiales de Popayán.

SEMANA Educación: ¿Por qué es importante que los colegios enseñen ciencias de la computación?

Hadi Partovi: En este siglo todos tenemos computadores o smartphones, y todos estamos usándolos en nuestras vidas, pero la mayoría de la gente no sabe cómo crear la tecnología. Para los niños usarla es muy fácil, ellos casi que nacen sabiendo hacerlo. Pero aprender cómo crearla es como un súper poder. Todos los problemas del mundo, económicos, medioambientales, políticos, etc. los podemos resolver con la tecnología y para darle las mejores oportunidad a todos los niños y jóvenes debemos enseñarles, no solo a usarla, sino a crearla. Por eso el currículo debe cambiar, porque las escuelas en todo el mundo han enseñado casi lo mismo por 300 años. Las matemáticas, la lectura, las ciencias son importantes, pero hoy en día también lo es la computación.

S.E.: Usted habla mucho de que la tecnología es un vehículo para promover la creatividad…

H.P.: Para mí ese es el cambio más importante de enseñar esto. En el futuro, todos los trabajos repetitivos se van a automatizar y solo sobrevivirán los trabajos más creativos. Pero la mayoría de escuelas no enseñan creatividad. Por ejemplo, tengo una hija que está aprendiendo multiplicación y la ponen a resolver varias multiplicaciones al día. Ella se sienta a hacerlas, pero luego -cuando quiere corroborar si están bien- solo tiene que gritar: “Alexa (el asistente virtual de Amazon), ¿cuánto es 1200 x 4?” y la máquina le responde. Y luego me pregunta a mí: «¿por qué estoy haciendo esto, si Alexa lo puede hacer?» Aprender multiplicación ya no es necesario. Es importante entender qué es, pero no hacer 100 operaciones cada día. Por el contrario, las ciencias de la computación es de lo que más promueve el pensamiento creativo y la resolución de problemas.

S.E.: ¿Y a qué edad se debería empezar a aprender programación?

H.P.: Depende. A los seis años puede que no aprendan a crear apps, pero puede aprender mediante juegos a resolver problemas, a entender la lógica del pensamiento computacional, a cuidar mejor su información cuando están online. Ahora, cuando tienen 10 años, ya pueden crear videojuego o páginas web. El aprendizaje de ellos es rapidísimo, mucho más de lo que los adultos piensan. Los menores viven hoy en una realidad digital y les encanta aprender del tema.

S.E.: ¿Cuáles son las principales barreras que encuentran a la hora de promover el aprendizaje de programación en los colegios?

H.P.: El primer obstáculo y el más grande es mental. Algunos adultos creen que eso es muy difícil para un niño, que deben enseñarlo después. En realidad, los niños de seis años pueden empezar a verlo. Otro creen que solo le sirve al 2% de niños que quieren ser programadores, cuando en realidad eso le sirve a todos los estudiantes, no importa qué profesión escojan. El segundo obstáculo es la disponibilidad de Internet y computadores en las escuelas y, tercero, la preparación de docentes.

S.E.: ¿Qué tantos países están enseñando programación es las escuelas?

H.P.: Hay 30 países que cambiaron su política o tienen planes para expandir las ciencias de la computación en su currículo. Los países que han hecho más en América Latina son Chile y Argentina. En este último la política de educación cambió el año pasado y ahora dice que todos los estudiantes deben aprender código. Es una política muy agresiva. Y en Chile el Ministerio de Educación preparó a cerca de 3.000 docentes para que les enseñen programación a 300.000 estudiantes.

S.E.: ¿Cómo funcionan los cursos de Code.org?

H.P.: Nuestro currículo es open source. Nosotros creamos la plataforma y los cursos gratis y las escuelas pueden elegir cómo implementarlo. Primero, la escuela debe elegir quién va a enseñar los cursos. Cada docente puede aprender, pero generalmente necesita una capacitación de unos dos días para un docente de primaria y una semana para los de bachillerato. Después de eso, puede enseñar ciencias de la computación avanzada, incluso si no tienen nada de experiencia en el tema. Lo segundo es que la escuela determine cuántas horas cada día le deja a los estudiantes para aprender en nuestra plataforma. En los cursos de menor edad es más fácil porque los niños pequeños necesitan tiempo para jugar, y la programación se puede enseñar como un juego. En las edades más grandes es una cuestión de cambiar las clases de tecnología, que ya reciben, donde solo les enseñan a usar la tecnología, para que aprendan también cómo crearla.

S.E.: ¿Todo su material de está disponible en línea?

H.P.: Sí, nuestros cursos son completamente gratis.

S.E.: ¿Y cómo se financia entonces?

H.P.: Esa es la peor parte. A nosotros las grandes empresas del sector (Microsoft, Amazon, Facebook, entre otras) nos donaron dinero. Pero cada año me toca pedir más, es terrible (risas).

S.E.: ¿Un padre interesado en enseñarle pensamiento computacional a sus hijos puede usar las herramienta de Code.rog?

H.P.: El primer consejo es que debería decirle a su escuela que le enseñen programación a sus hijos, porque así puede impactar no solo a su grupo familiar sino a toda la comunidad. Pero sí, también hay muchos niños que usan Code.org desde su casa. Casi un tercio de nuestros estudiantes son aprendices independientes. Muchos padres nos dicen que sus hijos no quieren salir un sábado en la noche porque quieren quedarse en casa y programar.

Fuente de la Entrevista:

https://www.semana.com/educacion/articulo/entrevista-con-hadi-partovi-ceo-de-code-org/622656

ove/mahv

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Estados Unidos: Google lanza recurso educativo para enseñar programación en las escuelas

julio 14, 2019julio 11, 2019Noticias

Estados Unidos / 14 de julio de 2019 / Autor: Miriam Schuager / Fuente: wwwhat’snew

Google lanzó un nuevo recurso educativo que ayudará a los docentes a enseñar programación a sus estudiantes.

Esta nueva herramienta se encuentra en Code with Google y tiene como objetivo ayudar a los educadores a crear un plan de estudio para clases de Ciencias de Computación basado en las necesidades de sus estudiantes.

Por ejemplo, hay un currículo basado en CS First, la plataforma de Google para enseñar programación utilizando Scratch. Hay actividades sugeridas que los educadores pueden realizar con niños de 9 a 14 años. Pueden implementar estas temáticas por clases o escoger aquellas que se adaptan a los conocimientos que ya tienen los estudiantes.

Siguiendo esta dinámica encontrarán una guía, planes de lecciones, un folleto informático y una hoja de soluciones. Cada una de las opciones se puede utilizar para crear un programa personalizado para cada clase o grupo de estudiantes.

Google también brinda otras sugerencias para acercar a los niños a la programación como la app Grasshopper, con ejercicios desde iOS y Android. Así como herramientas que los docentes pueden evaluar para la enseñanza o para incentivar a los niños a dedicar pequeños períodos de tiempo a realizar prácticas de programación.

Y aquellos educadores comprometidos también se pueden informar sobre los programas de becas (no disponible en todas las regiones) y ayudar a sus estudiantes a trabajar para conseguirlas.

Fuente de la Noticia:

Google lanza recurso educativo para enseñar programación en las escuelas

ove/mahv

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Programación del Portal Otras Voces en Educación del Domingo 14 de julio de 2019: hora tras hora (24×24)

julio 13, 2019julio 13, 2019Editores OVE

14 de julio de 2019 / Autor: Editores OVE

Recomendamos la lectura del portal Otras Voces en Educación en su edición del día domingo 14 de julio de 2019. Esta selección y programación la realizan investigador@s del GT CLACSO «Reformas y Contrarreformas Educativas», la Red Global/Glocal por la Calidad Educativa, organización miembro de la CLADE y el Observatorio Internacional de Reformas Educativas y Políticas Docentes (OIREPOD) registrado en el IESALC UNESCO.