การก้าวสู่การเป็นผู้นำโลก ด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีน-การขัดขวางจากสหรัฐ

อนุช อาภาภิรม

สงครามการค้าสหรัฐ-จีน : สู่ขั้นใช้ยาแรง (31)

การก้าวสู่การเป็นผู้นำโลก ด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีน

การรุ่งเรืองด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีนเป็นไปอย่างก้าวกระโดด ชุดซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดของจีน จากการจัดอันดับในเดือนพฤศจิกายน 2002 ได้แก่ ดีพคอม 1800 อยู่ในอันดับที่ 43 ของโลก

มาถึงปี 2003 ชุดซูเปอร์คอมพิวเตอร์เร็วที่สุดของจีน (ดีพคอม 6800) ขยับขึ้นมาอยู่อันดับที่ 11

ในปี 2004 ชุดซูเปอร์คอมพิวเตอร์เร็วที่สุดของจีน (ดอว์นิ่ง 4000) ขึ้นมาอยู่อันดับที่ 10

การจัดอันดับในเดือนพฤศจิกายน 2010 ชุดซูเปอร์คอมพิวเตอร์เร็วที่สุดของจีน (เทียนเหอ-1 เอ) ขึ้นสู่อันดับหนึ่งของโลก

ในปี 2011 ชุดซูเปอร์คอมพิวเตอร์เร็วที่สุดของญี่ปุ่นขึ้นมาครองอันดับหนึ่งแทน

ในปัจจุบันจีนมีศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติหลายแห่ง ได้แก่

1) ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (SCCAS) ตั้งอยู่ที่กรุงปักกิ่ง

2) ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาตินครกวางโจว เป็นที่ตั้งของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีชื่อหลายตัว

3) ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาตินครฉางชา เมืองหลวงมณฑลหูหนาน

4) ศูนย์คอมพิวเตอร์แห่งชาติจี่หนาน ในมณฑลชานตง ที่มีประชากรและจีดีพีใหญ่เป็นอันดับสองของประเทศ

5) ศูนย์คอมพิวเตอร์แห่งชาติเซี่ยงไฮ้

6) ศูนย์คอมพิวเตอร์แห่งชาติเซินเจิ้น ซิลิคอนวัลเลย์ของจีน

7) ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติเทียนจินหรือเทียนสิน เป็นเทศบาลมหานครเทียบเท่ามณฑล ได้สมญาว่า “เซี่ยงไฮ้ทางเหนือ”

ในปี 2015 เกิดเหตุระเบิดไฟไหม้ใหญ่ก่อความเสียหายแก่อาคารของศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ จนต้องปิดเครื่องเทียนเหอ 1 เอ ลงชั่วคราว ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์นี้ทำงานด้านอวกาศ

8) ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติอู๋ซี มณฑลเจียงซู เมืองอุตสาหกรรมใหญ่ของจีน ที่ก้าวล้ำไปคือมีแผนจะรวมศูนย์เหล่านี้ให้ทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มเดียว

จากการจัดอันดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์เร็วที่สุด 500 อันดับแรกของโลกในเดือนพฤศจิกายน 2019 ปรากฏว่า เป็นของจีนถึง 228 ชุด ชนะขาดทางปริมาณต่อสหรัฐที่มีเพียง 107 ชุด

ทิ้งห่างญี่ปุ่นที่มาเป็นอันดับสามซึ่งมีเพียง 29 ชุด

ในปี 2007 จำนวนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีนที่ติดอันดับ 500 ชุดแรกมีเพียง 10 ชุด

ขณะที่สหรัฐมีถึง 284 ชุด

อย่างไรก็ตาม ในด้านประสิทธิภาพการคำนวณสหรัฐยังเหนือกว่าจีน โดยคอมพิวเตอร์เร็วที่สุด 10 อันดับแรกของโลก เป็นของสหรัฐถึง 5 ชุด ได้อันดับหนึ่งและสอง จีนมีสองชุดได้อันดับสามและสี่ ที่เหลือคือสวิตเซอร์แลนด์ ญี่ปุ่น และเยอรมนี ประเทศละหนึ่งชุด

จีนมีบริษัทเลโนโวที่ผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์มากที่สุดในโลก

เป็นครั้งแรกที่บริษัทผู้ผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์อยู่นอกสหรัฐ

การขัดขวางจากสหรัฐ

ระหว่างปี 1942 ถึง 2009 เป็นเวลาเกือบ 70 ปีที่สหรัฐเป็นผู้นำแต่เพียงผู้เดียวด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ โดยมีการท้าทายอยู่บ้างจากญี่ปุ่นและยุโรป

แต่หลังจากซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีนติดอันดับที่หนึ่งของโลก ในปลายปี 2014 สหรัฐสมัยโอบามาประกาศห้ามบริษัทอินเทลจำหน่ายชิพซีออนที่ใช้สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์แก่จีน รวมบริษัทสร้างชิพอื่นของสหรัฐได้แก่ เอ็นวิเดียและเอเอ็มดี ในปี 2015 จีนได้เริ่มพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของตนเองโดยไม่ใช้ชิพจากบริษัทสหรัฐ สามารถพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ไท่ฮูไลต์ ที่ขึ้นอันดับหนึ่งของโลกในปี 2016

อย่างไรก็ตาม ในปี 2018 บริษัทไอบีเอ็มของสหรัฐสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ซัมมิตทวงอันดับหนึ่งคืนมาได้

ในปี 2019 ข่าวว่าจีนสามารถพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับเอกซาชื่อชูกวงเร็วที่สุดในโลกได้สำเร็จ แต่ไม่นำมาเข้าแข่งขัน เพื่อให้สหรัฐสบายใจ และผ่อนคลายความตึงเครียดของสงครามการค้า (ดูบทความของ Greg Grigorian ชื่อ Trade War and The Grand Sino-US Race for the World”s Fastest Supercomputer ใน pandaily.com 19/08/2019)

เดือนมิถุนายน 2019 สหรัฐขึ้นบัญชีดำ 5 บริษัท/สถาบันด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีนที่ห้ามบริษัทสหรัฐขายชิพขั้นสูงให้เว้นแต่จะได้รับอนุญาต ได้แก่ Higon, Chengdu Haiguang Integrated Circuit, Chengdu Haiguang Microelectronics, Sugon (เป็นบริษัทแม่ของ Higon) และ Wuxi Jiangnan Institute of Computing Technology ซึ่งเป็นศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติจีนศูนย์หนึ่ง เป็นที่ตั้งซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วสูงสุดของจีนคือซันเลย์ไท่ฮูไลต์

โดยให้เหตุผลว่าบริษัทเหล่านี้สนับสนุนกิจการทางทหาร

การกีดกันดังกล่าวเป็นอุปสรรคใหญ่ไม่น้อยในการพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีน แต่ในการประกาศของกระทรวงพาณิชย์สหรัฐดังกล่าว ทำให้ดัชนีหลักทรัพย์หลายบริษัทผู้ผลิตชิพพากันตกลงไป

(ดูรายงานของ Yun Li ชื่อ Chip stocks fall after Commerce Dept Bars 5 more Chinese companies from buying U.S. parts ใน cnbc.com 21/06/2019)

ข้อกล่าวหาดังกล่าว จีนไม่ได้ปฏิเสธอะไร ศาสตราจารย์อันหง ด้านวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ และสมาชิกในคณะกรรมาธิการที่ปรึกษารัฐบาลกลางด้านการพัฒนาคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง กล่าวว่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับเอกซาเครื่องแรกของจีนจะนำไปใช้ในการขยายอำนาจทางทะเลของจีน (ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับเอกซาสามารถคำนวณได้พันล้านพันล้านครั้ง หรือ 10 ยกกำลัง 18 ต่อวินาที) เร็วกว่าซันเลย์ไท่ฮูไลต์ถึง 10 เท่า เครื่องจักรนี้จะเสร็จในปี 2019

เมื่อสีจิ้นผิงได้รับเลือกเป็นผู้นำพรรคคอมมิวนิสต์จีนได้ประกาศว่าจะทำให้จีนก้าวขึ้นเป็น “อภิมหาอำนาจทางทะเล” เทียบได้กองเรือของเจิ้งเหอในสมัยราชวงศ์หมิง เมื่อ 600 ปีมาแล้ว และทางสายไหมทางทะเลของจีนปัจจุบัน โดยทั่วไปไปตามเส้นทางของจิ้งเหอ

นักวิชาการผู้บริหารจีนบางคนกล่าวว่า คอมพิวเตอร์ระดับเอกซาจะสามารถรวมข้อมูลทางทะเลทั้งหมดเข้าด้วยกัน เพื่อการวิเคราะห์อย่างทั่วด้านอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน

จีนไม่ได้สนใจเรื่องการแพ้ชนะในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่สนใจในอำนาจทางทะเล (ดูบทความของ Stephen Chen ชื่อ The world”s next fastest supercomputer will help boost China”s growing sea power ใน scmp.com 23/08/2017)

ดูจากท่วงท่าและความจำเป็นในการใช้งานแล้ว เห็นว่างานด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของจีนจะล้ำหน้าในโลกได้ในเวลาไม่ช้านัก

ควอนตัมคอมพิวเตอร์ กลศาสตร์ควอนตัม ชีวิตประจำวันและชีววิทยาควอนตัม

การแข่งขันทางซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใกล้ถึงจุดตัน เนื่องจากได้มีการพัฒนาทรานซิสเตอร์ให้มีขนาดเล็กลงทุกที จนปัจจุบันทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งมีขนาด 14 นาโนเมตร เล็กกว่าไวรัสเอชเอวี 8 เท่า เล็กกว่าเซลล์เม็ดเลือดแดง 500 เท่า

ถ้าหากเล็กลงไปเหลือ 2-3 อะตอม กฎของกลศาสตร์ควอนตัมก็จะเข้ามาทำหน้าที่แทน เกิดการตัดผ่านอุโมงค์ควอนตัม

นั่นคืออนุภาคอิเล็กตรอนสามารถตัดผ่านสิ่งกีดขวางที่กลศาสตร์แบบเก่าไม่อนุญาตให้ข้ามไปได้ จนคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำงานได้

เพื่อสืบทอดการแข่งขันที่ไม่รู้จบ จึงต้องหันมาสนใจพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ ที่มีหลักการในการทำงาน ต่างกับของคอมพิวเตอร์ดั้งเดิมอย่างสิ้นเชิง

คอมพิวเตอร์ดั้งเดิมนั้นมีหน่วยข้อมูลพื้นฐานอยู่บนตัวเลขฐานสอง เรียกว่า บิต จะเป็น 0 หรือ 1 อย่างใดอย่างหนึ่ง

แต่ควอนตัมคอมพิวเตอร์นั้นมีหน่วยข้อมูลพื้นฐานเป็นควอนตัมบิตหรือคิวบิต สามารถเป็นได้ทั้ง 0 และ 1 พร้อมกัน เนื่องจากลักษณะทางกลศาสตร์ของอนุภาคเล็กกว่าอะตอม อย่างเช่น อิเล็กตรอน และโฟตอน (อนุภาคแสง) ที่เป็นทั้งอนุภาคและคลื่น

ทำให้ด้านหนึ่งสามารถมีหลายสถานะพร้อมกัน

อีกด้านหนึ่ง เกิดการพัวพันเชิงควอนตัม เช่น โฟตอนที่มีจุดกำเนิดเดียวกันจะเกิดการพัวพันกัน เมื่อเกิดอะไรกับโฟตอนตัวหนึ่ง ก็ส่งผลกระทบต่อโฟตอนอีกตัวหนึ่ง ไม่ว่าจะอยู่ห่างไปไกลเพียงใด

อย่างไรก็ตาม การพัวพันเชื่อมโยงกันดังกล่าวจะสูญเสียไปได้อย่างรวดเร็วมาก

จากลักษณะเฉพาะเชิงควอนตัม ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถมีความจำได้อย่างมหาศาลและคำนวณแบบคู่ขนานได้อย่างรวดเร็วยิ่ง จนสามารถทำงานได้สูงสุดเหนือคอมพิวเตอร์ดั้งเดิม

ในเดือนตุลาคม 2019 บริษัทกูเกิลอ้างว่าตนสามารถสร้างควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่มีอำนาจคำนวณสูงสุด โดยสามารถแก้โจทย์ที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ต้องใช้เวลาเกือบหมื่นปี ให้เสร็จได้ภายในเวลาไม่กี่นาที

บริษัทไอบีเอ็มเจ้าของสถิติคอมพิวเตอร์เร็วที่สุดและผู้พัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์รายใหญ่ของสหรัฐแย้งว่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงแบบเดิมนั้นสามารถคำนวณแก้โจทย์นั้นได้ในเวลาไม่ถึงสามวันเท่านั้น การถกเถียงยังไม่จบ

กล่าวกันว่ากลศาสตร์ควอนตัมที่ระบุว่าสิ่งมีหลายสถานะพร้อมกันนั้น เป็นความจริงที่ขัดกับความรู้ทางสัญชาตญาณของมนุษย์

แต่ความจริงไม่ใช่เช่นนั้น มนุษย์หยั่งรู้โดยสัญชาตญาณว่าสิ่งสามารถดำรงอยู่พร้อมกัน เช่น บุคคลหนึ่งสามารถเป็นทั้งพ่อ ลูก คนงาน พลเมืองและผู้บริโภค เป็นต้น เมื่อเกิดการวัดหรือตกอยู่ในสถานการณ์หนึ่ง บุคคลนั้นจะแสดงตัวเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือมนุษย์มีความเชื่อว่ามีสิ่งศักดิ์สิทธิ์ที่ดำรงอยู่ในทุกแห่ง เป็นต้น หรือเมื่อเกิดความสัมพันธ์หรือพัวพันกันลึกซึ้ง เช่น ระหว่างแม่กับลูก เมื่อเกิดอะไรขึ้นกับฝ่ายหนึ่งก็กระทบถึงอีกฝ่ายหนึ่ง

ในชีวิตที่เป็นจริงทางวิทยาศาสตร์ วิชาชีววิทยาควอนตัม ได้ชี้ว่ากิจกรรมสำคัญของชีวิต ได้แก่ การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชและแบคทีเรียบางชนิด การผ่าเหล่าในดีเอ็นเอ การช่วยย่อยของเอ็นไซม์ โดยการตัดผ่านอุโมงค์ควอนตัม การรับรู้แม่เหล็ก (ใช้สำหรับการเคลื่อนที่ระยะไกลและการอพยพของนกเป็นต้น) การรับรู้กลิ่น ไปจนถึงการทำงานของสมองและจิตสำนึกมนุษย์ มีการทำงานแบบกลศาสตร์ควอนตัม

(ดูบทความของ Catherine Offord ชื่อ Quantum Biology May Help Solve Some of Life”s Greatest Mysteries ใน the-scientist.com 01/06/2019)

การแข่งขันเทคโนโลยีควอนตัมสหรัฐ-จีน

ควอนตัมคอมพิวเตอร์ขณะนี้ยังอยู่ในขั้นห้องทดลองสร้างแบบวิธีการทำงานต่างๆ

ข้อกำหนดว่ามันจะต้องมีรูปร่างอย่างไรก็ยังไม่ชัดเจน ต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าจะสร้างออกมาใช้งานได้จริง

ซึ่งนักวิชาการบางคนก็ยังสงสัยว่าจะทำได้จริงเพียงใด เพราะควอนตัมคอมพิวเตอร์มีความซับซ้อนมาก มีจุดอ่อนสำคัญคือการเกิดผิดพลาดแบบสุ่มๆ ในตัวเองตลอด และแก้ไขยาก

ส่วนหนึ่งมาจากควอนตัมคอมพิวเตอร์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมสูง จะทำงานได้ดีในสภาพที่เย็นจัดใกล้ศูนย์องศาสัมบูรณ์ (-273.15 เซลเซียส)

นอกจากนี้ ยังต้องคอยคุมการไหลของอนุภาค ให้เป็นไปอย่างสม่ำเสมอและรวดเร็วที่สุด

ปัญหาดังกล่าวไม่ได้ทำให้ประเทศมหาอำนาจทั้งหลายถอดใจ เพราะว่าผลสำเร็จยั่วใจ และการถอยจากการแข่งขันก็เหมือนยื่นดาบให้อริ

จีนเอางานเอาการในเรื่องนี้ตั้งแต่แผนพัฒนาที่ 13 ปี 2016-2020 ถือเป็นอภิโครงการแห่งชาติ ทุ่มเงินนับ 10 พันล้านดอลลาร์ในการสร้าง “ห้องทดลองแห่งชาติด้านวิทยาศาสตร์การสื่อสารเชิงควอนตัม”

ในเดือนสิงหาคมปี 2016 ได้ส่งดาวเทียมควอนตัม “ม่อจื้อ” ขึ้นสู่อวกาศเพื่อทดลองการรับส่งข้อมูลเชิงควอนตัม

นักวิชาการหัวหน้าโครงการ กล่าวว่า “ผมคิดว่าเรากำลังสร้างการแข่งขันทางอวกาศเชิงควอนตัมในระดับโลก” ในปี 2017 นักวิทยาศาสตร์จีนใช้ดาวเทียมนี้ส่งข้อความเข้ารหัสแบบควอนตัม ไปยังสถานีบนโลกสองตำแหน่งในประเทศจีนและออสเตรียที่ห่างกัน 1,200 ก.ม.

โดยสามารถเข้ารหัสและถอดรหัสได้อย่างถูกต้องและปลอดภัย ไม่มีใครสามารถเข้ามาล้วงข้อมูลไปได้

(ดูบทความของ Amit Katwala ชื่อ Why China”s perfectly placed to be quantum computing”s superpower ใน wired.co.uk 14/11/2018)

โดยการทดลองนี้ จีนสามารถสร้างการสื่อสารเชิงควอนตัมที่ป้องกันไม่ให้สหรัฐเข้ามาล้วงข้อมูลได้

ในด้านสหรัฐออกกฎหมายแผนริเริ่มควอนตัมแห่งชาติ (NQI) ปี 2018 และในเงินอุดหนุดปีละนับพันล้านดอลลาร์ ซึ่งถ้าบริษัทกูเกิลประสบความสำเร็จในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ดังกล่าวอ้างจริง ก็นับว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์ของสหรัฐได้ก้าวมาไกลมากทีเดียว การแข่งขันเฉพาะหน้าเป็นไปในด้านการสื่อสารเชิงควอนตัม

ฉบับต่อไปจะกล่าวถึงสถานการณ์สงครามการค้าขณะนี้ มีการสงบศึกขั้นที่ 1 ระหว่างสหรัฐ-จีน เป็นต้น

บทความก่อนหน้านี้มนัส สัตยารักษ์ | เรื่องหักมุมในรัฐสภา
บทความถัดไปเรื่องสั้น | รอยแยกบนดวงจันทร์