シルバーの広場
過去ログ16
2024/11/7 16:18
▼成田 鉄雄 知的好奇心 ④ー2 量子コンピューター【Quantum Computers 】
◇617桁の素因数分解
インターネットをはじめとする情報通信で現在広く採用されている暗号方式［RSA］は、その解読手順に617桁の素因数分解を含みます。この計算はスパコンでも10億年以上かかると見積もられていますが、現在の量子コンピューターの性能ではまだ不可能ですが、量子ビットを数千万個持つ量子コンピューターが実現すれば［ショアの素因数分解］の量子アルゴリズムを使い、瞬時にやってのけると予想されています。参考までに、巨大な数の素因数分解の例［30桁の数］を次に記します
835053554220986254394447853637 ［30桁の数］
＝92709568269121 x 900199254740997 ［素因数のかけ算］
素因数のかけ算は容易だが巨大な数の素因数分解はとてつもなく難しい。素因数分解とは、ある整数を素数のかけ算に分解する計算です．例えば30を素因数分解すると「30=5x3x2」となります。
△ 実用化には量子ビットを数千〜数万個に増やす必要あり［現状記録は121量子ビット］
△目的別の量子アルゴリズムの開発が急務。
△熱や雑音を排除する［量子誤り訂正］の実装。
△実用化の内容にもよるが、量子超越性を達成には今後10年程かかると思われる。
◇量子ビットの方式は多種多様。どれが有力候補かはまだわからい。 ［有力候補:⓵量子ドット、②イオントラップ方式、③超伝導回路方式、④光子方式。
2024/11/7(木)16:18 ▼成田 鉄雄 知的好奇心 ④量子コンピューター［Quantum Computer］
◇ミクロな物体のふるまいは、私たちの目に見えるマクロな物体の物理法則とまるで異なる奇妙なものです。量子コンピューターは、ミクロの世界を支配する［量子論「量子力学」］の性質を利用して計算するコンピューターです。量子論コンピューターが実現すれば、古典コンピューター［スパコン含む］でも解けない問題が解ける。現代社会がコンピューターに与えている仕事は、コンピューターにとって得意な計算ばかりです。一方量子コンピューターが得意とする計算は既存のコンピューターとは異なります。例えば［巨大な数の素因数分解］や［量子化学計算］はスパコンでさえ解くのが困難とされています。しかし量子コンピューターを使えば短時間で解くことができ、インターネットのセキュリティや、新材料の研究開発に大きな影響を与える可能性があります。
◇量子コンピューターの仕組み
量子コンピューターは0と1を［同時］にあらわして高速計算を実現する。例えば古典コンピューターの10ビットで扱えるデータの数は1024［2^10］通りで、一度に表せるデータは1024通りのうち1通りだけです。一方、0と1の重ね合わせのある量子ビットは1024種類全ての状態が重ね合わさった一つの状態として表すことができます。
◇量子論の世界。
量子コンピューターに必須な［状態の重ね合わせ］と［量子もつれ］。量子論は原子や電子や素粒子といったミクロな物体の物理法則です。電子は［スピン］と言う性質を持ち、これには上向きと下向き、そして上向きと下向きの［重ね合わせの状態］があると言われます。もう一つのキーワード［量子もつれ］とは、重ね合わせ状態にある二つの間の特殊な関係です。量子もつれにある粒子は、片方のスピンの向きが上向きに確定した瞬間、もう片方のスピンの向きも下向きに確定します。量子もつれとは、このように、どんなに離れていても、一方の粒子の状態が確定すると、もう片方の粒子も確定するような関係です。
2024/11/7(木)16:11 ▼成田 鉄雄 知的好奇心 ③－2 核融合発電
今フランスで建造中の実験炉【ITER】日本、米国、欧州、中国、ロシア、インド、韓国協力。装置サイズは 【30mφ x 30mH, 重さ２万3000トン】建造費2兆3000億円、主要構成部【各種超伝導体磁場コイル、加熱装置ジャイロトロン等】
は日本が担っており、建造進捗率80%です。
世界初の実験炉【JT60SA】は茨城県那珂市で稼働中。昨年10月にプラズマ生成に成功しています。装置サイズはITER の半分です。
核融合発電のメリット／デメリット
◇燃料［重水素など］が海水などから得られるため、誰もが平等に使える
エネルギー。
◇発電の際に二酸化炭素［温室効果ガス］を排出しない。
◇原子力発電と異なり、原理的に決して暴走しない。
原料の供給を止めると核融合中止。
◇原子力発電のような高レベルの放射性廃棄物は生じず、低レベルのものだけ
◇建造に非常に高度な技術と巨額の費用がかかる。
◇核融合反応を起こすのが技術的に困難【極高温でのプラズマ生成、
極低音超伝導】
◇課題
炉の小型化、高温超伝導コイルの開発、高温に耐えられるダイバータの開発
プラズマの圧力を下げて単位体積当りの核融合出力をたかめる。液体ヘリウ ムを使う必要のない高温超伝導化を実現すれば、運転コストを下げられる。
核融合発電実現の時期は2030年後半を想定している
2024/11/6(水)23:45 ▼成田 鉄雄 知的好奇心 ③核融合発電
Deep learning ［深層学習］、Singularity ［AIが人間を上回る知性の特異点］、
ChatGPT［基本原理 数学ベクトル］、データセンター等は日進月歩です。でもこれらの産業には大きな弱点があります。それはとてつもなく電力を消費することです。原子力発電は冷却水が途絶えると暴走します。化石燃料発電はCO2を発生、
再生可能エネルギー発電は不安定でべース発電となり得ない。そこで注目されているのが人工太陽 核融合発電［Nuclear Fusion Power Generation］です。
核融合発電の原理
全ての物質は原子からなり、原子は正の電気を帯びた原子核と、その周囲を回る電子からなります。核融合反応とは、原子核どうしがぶつかって融合し、別の種類の原子核に変化する反応のことです。この反応の前後で莫大なエネルギーがが発生し、そのエネルギーが発電に用いられるのです。なぜ原子核が融合するとエネルギーが生じるのでしょうか？ その秘密はアインシュタインが導いた特殊相対性理論の式【E=mc^2】です。実は、核融合反応後に出来る物体全体の質量は、反応前の物質よりわずかに減少します。その減少した質量が莫大なエネルギーに変換されるのです。
質量欠損 △m=0.004g 【燃料1gの場合】m:質量、c:光速／秒
0.004x 300,000 x300,000= 3600億ジュール
燃料1gで石油8トンのエネルギーで原子力の4倍です。
核融合に使われる燃料は水素【原子番号1】の仲間【同位体】である【重水素】と【トリチウム】です。核融合炉の中では、これらの原子核が融合してヘリウム【原子番号2】の原子核と中性子が発生するという反応がおこります。
核融合反応を起こすには原子核同士を衝突させる必要があります。正の電気を帯びた原子核同士は反発しあうため、強引に反応させるためには
原子核を超高温【1億℃以上、プラズマ状態】にして
極低音下の超伝導体磁場コイル【CSコイル、TFコイル、PFコイル】でプラズマの動きをコントロールします。構成部品は装置中心のCS【中心ソレノイドコイル】
TF【D形のトロイダルコイル】PF【円形のポロイダルコイル】等は真空容器内に収納されます。装置全体は装置を極低温に保つためのクライオスタットという装置に納められます。
*** to be continued***
2024/11/6(水)22:54 ▼成田 鉄雄 知的好奇心 ②不死のサイエンス
これまで人類にとって老化や寿命は、さけられない［運命］でした。しかし、今、私たちは大きな転換期をむかえようとしています。老化や寿命は運命ではなく、科学的な手法によって変えられるかも知れないー。科学者たちは本気でそう考えています。
【加齢:炎症性タンパク質を阻害すると、マウスの寿命が延びる】by Nature 2024.7.18 マウスにおけるIL-11【Interleukin-11】呼ばれる炎症性タンパク質を阻害すると、老齢マウスの健康状態が改善され、寿命が延びることが示された。ヒトでも同じ結果が得られかどうかは今後の研究しだいです。
◇若返りの賞金レース
10年以上の若返りに、賞金150億円！科学者が本気でいどみはじめた、不老不死
◇何千年も変わらなかった平均寿命が過去100年で脅威的にのびた［2.5倍以上］
◇カメは、ほとんど老化しない。動物の不老の仕組みを解き明かせ！
◇老化の原因は、DNAの読取ミス。間違いを正せば、老化を巻きもどせる。
◇分子・細胞が持つ［12の特徴］が老化抑止や若返りの鍵をにぎる。
01 ゲノム不安定性。
DNAが不安定になります。遺伝子の変質につながります。
02 テロメアの短縮。
染色体の末端を保護する部分をテロメアといいます。細胞が分裂するたびに 短縮していきます。分裂の回数券。
03 エビゲノムの変化。
後天的にDNAに印をつける［エビゲノム］が変化します。
04 タンパク質恒常性の喪失。
タンパク質が分解されなどしてうしなわれます。
05 オートファジーの機能低下。
細胞のオートファジー［自食作用］の働きが低下する。細胞は、自らの中身を 食べて分解し、再利用するしくみを持っています。
06 栄養センシングの異常。
栄養を検知し、情報を伝えるさいぼうのしくみにいじょうがおきます。
07 ミトコンドリアの機能異常。
エネルギーをはっせい
08 細胞老化。
09 幹細胞の枯渇。
10 細胞間コミュニケーションの変化。
11 慢性炎症。
12 腸内細菌の変化。
Up 11/3 13:30 2024/11/3(日)12:51 ▼成田 鉄 知的好奇心 ⓵SDG’s ［Sustainable Developments Goals］持続可能な開発目標
環境と人類を持続させるために。
◇宇宙へ旅立つ民間人がいる一方で、8億人が飢えている。
◇いまだ10人に1人が極度の貧困にある。
◇36億人に衛生的なトイレがない。
◇10億人以上がスラムで暮らす。
◇経済・社会・環境の両立が不可欠。SDG’s の17目標。
01 No Poverty［貧困をなくそう］
02 Zero Hunger［飢餓をゼロに］
03 Good Health and Well-Being［すべての人に健康と福祉を］
04 Quality Education［質の高い教育をみんなに］
05 Gender Equality ［ジェンダー平等を実現しよう］
06 Clean Water and Sanitation ［安全な水とトイレを世界中に］
07 Affordable and Clean Energy［安価でクリーンなエネルギーをみんなに］
08 Decent Work and Economic Growth ［働きがいも 経済成長も］
09 Industry, Innovation and Infrastructure ［産業と技術革新の基礎をつくる］
10 Reduced Inequalities ［人や国の不平等をなくそう］
11 Sustainable Cities and Communities ［住み続けられるまち作りを］
12 Responsible Consumption and Production［つくる責任、つかう責任］
13 Climate Action ［気候変動に具体的な対策を］
14 Life Below Water［海の豊かさを守ろう］
15 Life On Land［陸の豊かさを守ろう］
16 Peace, Justice and Strong Institutions［平和と公正をすべての人に］
17 Partnership For The Goals［パートナーシップで目標を達成しよう］
上記17目標は2030年までに実現できそうな目標ではなく、人類が実現しなくてはいけない目標をかかげている。
Up 11/3 13:32 2024/11/3(日)11:10 ▼内田 久昭 バーベキューの炉を囲んでの一場面です。火おこしに苦労しましたが、その後は料理を堪能しながら、あっという間の歓談の時を過ごしました。お疲れ様でした。
2024/10/27(日)19:09 ▼内田 久昭 https://i.imgur.com/Acm0NoY.jpeg https://i.imgur.com/BgLeXqS.jpeg https://i.imgur.com/CQGVJQN.jpeg https://i.imgur.com/89bHGGi.jpeg https://i.imgur.com/eOGeUeP.jpeg https://i.imgur.com/CssA0ME.jpeg 2024/10/27(日)19:04 ▼東久保 正興 皆さん全員写っているか分かりませんが、とっても楽しい懇親会でした。来年はもっと大勢参加戴けるよう期待しています。お仲間を誘ってください。バーベキュー場で用意してくれる食材が凄く美味しくて大満足でした。ご希望の写真があればトリミングも含めご要望頂戴します。
Up 10/27 6:23 2024/10/27(日)6:07 ▼東久保 正興 https://i.imgur.com/KM2w5dS.jpeg https://i.imgur.com/IrnOdTe.jpeg https://i.imgur.com/7aZal0p.jpeg https://i.imgur.com/wRx7JIN.jpeg 2024/10/27(日)6:03