Квантовые компьютеры победят топологический анализ больших данных

Квантовые компьютеры победят топологический анализ больших данных

Группа исследователей из Массачусетского технологического института, университета Ватерлоо и Университета Южной Калифорнии предложила новый, пока еще гипотетический способ анализа больших данных. Работа была опубликована в журнале Nature Communications. 

Топологический анализ данных подразумевает использование некоторых топологических структур внутри данных для их анализа. Обычно данные представлены в виде набора точек в пространстве достаточно большой размерности. Вокруг каждой точки предлагается построить шар фиксированного радиуса r.

Объединение шаров задает структуру, называемую симплициальным комплексом Чеха. Полученная геометрическая структура может распадаться на отдельные куски, иметь полости, дырки и прочие топологические эффекты. Характеристикой этих свойств является так называемые группы гомологий.

Меняя r, можно следить за тем, как меняются топологические свойства комплекса. Какие-то свойства будут проявляться только при конкретных значениях параметра r, а потом исчезать. Какие-то свойства будут оставаться неизменными. Именно эти, устойчивые свойства и интересуют ученых при топологическом анализе.

Идея анализа такова: шумы, искажения, ошибки, недостаток данных не будут влиять на устойчивые свойства, создавая особенности только для конкретных r. Опыт анализа показывает, что это предположение верно и устойчивые топологические свойства позволяют много сказать о данных.

В новой работе ученые предложили решение задачи вычисления чисел Бетти. Числа Бетти — это не сами группы гомологий, а просто их размерности. Этот инвариант проще, то есть меньше говорит о топологической структуре, однако тоже бывает крайне полезен при анализе. Решение ученых основано на квантовых вычислениях, то есть на использовании квантовых компьютеров.

Квантовые компьютеры используют для работы разного рода квантовые эффекты — суперпозицию, запутанность и другие. Все квантовые алгоритмы имеют вероятностную природу, то есть дают правильный ответ с некоторой известной вероятностью, однако высокая скорость работы в некоторых задачах позволяет получить ответ с высокой степенью достоверности гораздо быстрее классических алгоритмов.

В новой работе ученые адаптировали алгоритм быстрого обращения матриц для квантовых компьютеров к топологическому анализу. Рост скорости по сравнению с классическим алгоритмом был экспоненциальным.

Есть много видов больших данных , для которых может быть полезен квантово-топологический подход. Например, исследование взаимосвязей в мозге. Применяя топологический анализ наборов данных, полученных с помощью электроэнцефалографии или функциональной МРТ, будет возможно выявить сложную взаимосвязь и топологию последовательностей активных нейронов. Тот же метод можно применить к мировой экономике, социальным сетям и почти любой системе, представляющей собой сеть обменов товарами или информацией.

Большие данные, в широком смысле, это информация столь большого объема и сложного состава, что обычные методы ее поиска, структуризации, анализа или визуализации перестают быть эффективными. В рамках научного направления, называемого наукой о данных (data science), ученые разрабатывают подходы массово-параллельной обработки данных с помощью современных алгоритмов.

Александр Еникеев

N+1

Похожие новости:
Компьютеры Mac впервые оказались заражены вирусом-вымогателем
Компьютеры производства компании Apple Inc. стали мишенью хакеров. 5-6 марта против компьютеров Mac неизвестные злоумышленники применили вредоносную версию распространенной программы KeRanger, отнесенную к классу вирусов-вымогателей. Об этом в понедельник, 7 марта, сообщает Reuters.«Эта программа безусловно стала ..
2016-03-07 1312 0 Интернет, IT
0
Иранские компьютеры подверглись кибератаке
Власти Ирана признали, что в Исламской Республике несколько тысяч компьютеров подверглись атаке новейшим кибероружием — вирусом Flame. Программа предназначена, в первую очередь, для шпионажа: она может считывать данные с жестких дисков, перехватывать и сохранять выводимую на мониторы информацию ..
2012-05-31 1375 0 Интернет, IT
0
Компьютеры минобороны Израиля взломали «от имени» службы безопасности
Группа хакеров взломала компьютеры министерства обороны Израиля с помощью электронного письма с вирусом во вложении. Об этом 26 января сообщает газета Chicago Tribune со ссылкой на слова эксперта по безопасности компании Seculert Авива Раффа (Aviv Raff). По данным Раффа, имейл ..
2014-01-27 1088 0 Интернет, IT
0
"Лаборатория Касперского" нашла "самый сложный вирус в мире"
Российская компания "Лаборатория Касперского", разрабатывающая антивирусные системы и ПО для защиты от киберугроз, заявила об обнаружении "самого сложного вируса в мире". Новый "червь" успел заразить сотни компьютеров в Иране, Судане, Сирии, Ливане, Саудовской Аравии и Египте. По словам экспертов, ..
2012-05-29 1740 0 Интернет, IT
0
Microsoft выпустила обновление Windows и убила компьютеры
Корпорация Microsoft приостановила распространение обновления безопасности для Windows, которое закрывает уязвимости Meltdown и Spectre. Патч стал причиной полного отключения компьютеров с процессорами AMD. Об этом во вторник, 9 января, сообщает The Verge.«Microsoft получила жалобы от обладателей чипов AMD о том, ..
2018-01-10 2313 0 Интернет, IT
0
SpaceX доставит на МКС суперкомпьютер HP Enterprise
Аэрокосмическая компания SpaceX во время очередного полета грузового корабля Dragon к МКС (миссия CRS-12) доставит на станцию суперкомпьютер, разработанный HP Enterprise. Об этом сообщает ArsTechnica.В настоящий момент в космических кораблях используются достаточно простые компьютеры, не отличающиеся высокой производительностью. ..
2017-08-14 13981 0 Интернет, IT
0
Программу научили расшифровывать детский плач
Выяснить, почему плачет ребенок - сложная задача, с которой зачастую не может справиться ни мать, ни врачи. Рыдает ли дитя из-за боли, от голода или по другой причине? Исследователи из Брауновского университета США в сотрудничестве с больницей Women & Infants решили поручить непростую ..
2013-08-20 1015 0 Интернет, IT
0
Samsung вернет в Windows 8 меню "Пуск"
Компания Samsung будет предустанавливать на свои компьютеры на Windows 8 загрузчик S Launcher, во многом напоминающий меню "Пуск" в предыдущих версиях операционной системы. Об этом сообщает издание Mashable, журналисты которого увидели S Launcher на новых моноблоках Samsung.S Launcher представляет ..
2012-08-29 1484 0 Интернет, IT
0
Евгений Меркулов: Яндекс.Вирус – найдется везде!
Корпоративные успехи вскружили им голову, и Яндекс пошел в атаку. В сражении за долю поискового и рекламного рынка пользователей они начали считать простым пушечным мясом. Яндекс обнаглел окончательно и теперь лезет на компьютеры даже без разрешения пользователей.Уважаемые создатели антивирусных программ, ..
2012-07-23 1336 0 Интернет, IT
0
Компьютеры Apple могут заражать вирусами ПК с Windows
ПК, работающие на операционной системе Windows, могут "подхватить" троян от зараженного компьютера Apple Mac. Разновидностью эксплойта, которая может проникнуть и на "операционку" от Microsoft, инфицирован каждый пятый "мак". Об этом говорится в новом исследовании антивирусной компании Sophos. В то же время ..
2012-04-26 1416 0 Интернет, IT
0
Хакер похвалил США за использование дискет для управления ядерным оружием
Известный хакер и специалист по компьютерной безопасности Крис Томас похвалил Министерство обороны США за использование работающих на дискетах компьютеров IBM Series/1 в системе управления ядерным вооружением. Об этом сообщает VentureBeat.По словам Томаса, старые компьютеры, скорее всего, полностью отключены ..
2016-05-30 1691 0 Интернет, IT
0
СМИ: в Иране предотвратили кибератаку против госучреждений
Иранские специалисты предотвратили кибератаку на компьютеры министерства науки, исследований и технологий. По информации местного телеканала Press TV, накануне компьютерные системы ведомства подверглись интенсивной атаке со стороны неизвестных злоумышленников.Правда, специалисты сумели обнаружить и нейтрализовать угрозу прежде, чем она смогла ..
2012-05-2 1051 0 Интернет, IT
0
"Самый сложный вирус в мире" оказался разработкой США и Израиля
Разработку "самого сложного вируса в мире" Flame, заразившего сотни компьютеров в ряде стран Ближнего Востока, совместно вели израильские спецслужбы и разведка США, включая ЦРУ и Агентство национальной безопасности (АНБ). Об этом пишет газета The Washington Post, ссылающаяся ..
2012-06-20 1632 0 Интернет, IT
0
Интернет - это жидкая речь
Чем отличается общение в Интернете от всех других видов коммуникации? Почему мы не заметили перехода к новому образу жизни, связанному с Интернетом? Свой анализ представляет филолог Анна Потсар.Источник: russia.ru ..
2012-01-25 1473 0 Интернет, IT
0
"Лаборатория Касперского" предсказывает новые угрозы для пользователей Mac
Эксперты из российской антивирусной компании "Лаборатория Касперского" назвали мифом неуязвимость операционной системы Mac OS X перед вирусами. Как подчеркнули специалисты, вредоносное ПО существует для компьютеров Apple уже много лет, однако раньше создавать его было невыгодно из-за невысокой доли "маков" ..
2012-04-21 1375 0 Интернет, IT
0