dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Raspberry Pi 5, как пишут, выйдет на новом чипсете: BCM2712 с четырёхъядерным Cortex-A76 и новым видеопроцессором; максимальный объём ОЗУ – те же 8Gb, но это выглядит достаточным для Rasberry Pi. А вот по питанию обещают существенно большее пиковое потребление – 12W (против заявленных 8W у Pi 4).

Я постоянно использую несколько Raspberry Pi нескольких поколений, начиная с первого (до сих пор работает, как ни странно) – эти одноплатные компьютеры успешно играют (или играли) вот такие роли: сервер для SDR-приёмника (радио-USB-Ethernet); управляющий сервер для бэкапов; выделенный лог-процессор (собирает с разных машин логи и периодически строит графики/диаграммы, которые можно просматривать браузером); в качестве контроллера погодной станции; в качестве WiFi-точки доступа с записью трафика. Список неполный – штука очень удобная, поскольку позволяет аппаратно разделить выполнение задач по, так сказать, разным темам. На dxdt.ru, впрочем, Raspberry Pi упоминается не так часто, но упоминается – например, в заметке про вычисления на разной аппаратуре или про модули LoRa.

Кстати, в продолжение предыдущей заметки. В исходной работе (почему-то по оригинальной ссылке её больше нет, но, думаю, можно найти) в качестве примера используется модификация аппаратного генератора (датчика) случайных чисел, которая приводит к снижению эффективной энтропии до значений, доступных для быстрого прямого перебора. Что это означает и как может работать на практике, а не в качестве примера? Конечно, если бы речь шла о прямой замене на максимальное количество в 2^32 различных значений для 128-битной разрядности, то такой дефект элементарно обнаружился бы: он не только быстро проявится на статистике, но и будет выглядеть максимально подозрительно даже для самых простых методов – 2^32 16-байтных значений сейчас влезает в ОЗУ некоторых ноутбуков. Поэтому речь идёт о другой схеме. Практическая реализация должна работать в другом контексте: предполагается, что сторона, которой известно секретное значение, по нескольким результатам выдачи генератора (задающие элементы – их может быть даже два или три) за 2^32 (например) операций вычислит внутреннее состояние генератора и получит следующее значение, которое генератор выдал (ну или получит 116 битов из 128, а остальные – подберёт на следующем шаге). Во многих протоколах значение случайного числа, которое выдал генератор, передаётся в открытом виде, так что его можно прочитать тем или иным способом. А дальше уже, из-за свойств симметричных шифров и/или хеш-функций, можно найти точные ключи перебором. При этом в выдаче всегда остаётся некоторая добавленная энтропия, – предположим, аппаратная, – которая мешает вычислительно отличить выдачу генератора от качественной, если не известен ключ.

Десять лет назад на dxdt.ru, например, появилась заметка про занятную реализацию аппаратных закладок. Цитата:

Преимущество метода в том, что созданные с его помощью троянские модификации микросхем практически невозможно обнаружить, “топологически” исследуя кристалл по слоям при помощи электронного микроскопа (или другого оборудования): не добавляется новых элементов, изменённые транзисторы на снимках выглядят так же, как и штатные. Более того, “троянская” схема успешно проходит процедуры контроля качества.

Воскресное чтение манускриптов, на этот раз – с кусочком папируса, из серии “лучше всё проверить самостоятельно”. Как известно, один из самых старых полных/точных текстов “Илиады” – это манускирипт Venetus A, на который я уже как-то ссылался. Однако он датирован десятым веком (н. э.), а достоверно выявлен в источниках был и того позже – в 15 веке. Но кусочки текста “Илиады” встречаются то тут, то там – на фрагментах, которые датируются гораздо раньше. Так, египетский папирус (papyrus) 2966 из Британской библиотеки датируют 270-230 г.г. до н. э., то есть, более чем на тысячу и сто лет раньше, чем Venetus A. На этом кусочке папируса (см. скриншот ниже) читают кусочек текста “Илиады”, а именно – фрагменты строк из самого начала шестой книги/песни (VI, 6.4-7). Сравним тексты папируса и Venetus A.

Папирус (Papyrus 2966):

А ниже – соответствующий фрагмент Venetus A, на котором я попытался подсветить отображение (примерное) папирусного кусочка в данный манускрипт:

Попали следующие слова: ῥοάων, Ἀχαιῶν, ἑτάροισιν ἔθηκεν, Θρῄκεσσι τέτυκτο (это момент поражения фракийского “браноносца” Акамаса, в основном). Понятно, что начертания букв различаются. Кроме того, на папирусе выше нет диакритических знаков (как-то без них обходились). Тем более занятно, что фрагменты можно сопоставить с такой высокой точностью – посудите сами: на этом кусочке всего лишь 27 букв, включая частично сохранившиеся. Впрочем, комбинаторно, конечно, этого достаточно.

(Интересно, как могли бы датировать данные манускрипты после того, как исходники окажутся (предположим) уничтожены, но останутся цифровые копии, поскольку их много и они на разных носителях. Хотя, тут тоже есть сомнения в сохранности данных – толком эту сохранность не проверяли, а электромагнитный импульс может многое испортить: история движется, но кусочки секторов на поверхности жёсткого диска склеить в пиксели не так-то просто.)

Дополнение, 30/09/2023: кстати, на скриншоте папируса, как можно заметить по отображению на второй картинке, самая верхняя строка длиннее, чем на манускрипте: ну, то есть, как минимум конец слова уехал вправо, а видимые части буквы больше похожи на μ; что бы это могло означать? причина, вероятно, в том, что на папирусе записана другая версия строки 6.4, оканчивающаяся словом στομαλίμνης, а именно: “μεσσηγὺς ποταμοῖο Σκαμάνδρου καὶ στομαλίμνης” (“между рекой Скамандр и лагуной/лиманом”); считается, что на вариант с потоком (ῥοάων) Ксанфа мог переписать Аристарх Самофракийский или кто-то из работавших с ним; /источник комментария к папирусу: “The Ptolemaic papyri of Homer”, Köln: Westdt. Verl. 1967/.

“Яндекс” окончательно отключил бесплатную “почту для домена” – один из немногих полезных сервисов старого “Яндекса”. Я довольно долго использовал этот сервис для некоторых доменов. Формально, “Яндекс” не совсем всё отключил, однако теперь почтовые сообщения пользователям можно только принимать, но не отправлять (“режим чтения”). Реалии развития интернетов. Надо заметить, что это весьма старый бесплатный сервис, который в своё время был, без преувеличения, прорывным, и к которому, в старом “Яндексе”, ещё и прилагался ценный DNS-хостинг, оснащённый пусть и несколько минималистичным, но удобным редактором записей. Потом это всё переиначили, заменив с отдельными плясками на малопонятный новый интерфейс, как бы “ориентированный на бизнес”, но, тем не менее, как-то там продолжало работать. А теперь даже и основной “Яндекс”, как веб-сервис, называется иначе, так что не удивительно – почту отключили окончательно: предлагается переходить на платный тариф с какими-то не совсем понятными, но явно недешёвыми, уровнями оплаты “за пользователя” (да ещё и дополнительные данные передавать). Конечно, смысла в таком переходе нет: если вдруг кто столкнулся, то я бы рекомендовал просто перенести почту к тому или иному хостеру; часто услугу хостинга электронной почты предоставляет регистратор домена (иногда – даже за сумму продления регистрации).

(Надо заметить, что Google, в сходном “порыве монетизации”, старые аккаунты GoogleApps, которые идут ещё с какой-то там “закрытой бета-версии”, всё же пока оставил бесплатными – по крайней мере, в моём случае. Не ясно, конечно, останется ли оно так и дальше.)

В популярных статьях про квантовые компьютеры нередко обсуждается только “количество кубитов” и “суперпозиция”, но при этом совсем не уделяется внимание самой содержательной части – физической реализации “квантовых схем”, которые, теоретически, только и могут позволить использовать квантовый компьютер как более или менее универсальное устройство, способное сработать по тому или иному “квантовому” алгоритму. Это, в общем-то, понятно: “кубиты в суперпозиции” можно описать максимально контринтуитивно, сославшись на “противоречащую” повседневному опыту “квантовую механику”. Тем более, если не разделять логические и физические кубиты. А вот попытка рассказать о том, как же именно в квантовый компьютер “вводятся данные”, какими проводами соединяются “кубиты” – грозит большим усложнением темы, поскольку именно на этих направлениях и кроется много концептуально непонятного. Более или менее понятно только, что параметры в квантовый компьютер вводятся не методом “записи сигналов в регистры”, поскольку “сигналы” в квантовом компьютере передаются через поток вероятности, в совсем другом поле, не в электромагнитном. Так что параметры работы алгоритмов должны устанавливаться прямой модификацией квантовых схем – это аналоговые вычисления, с последующей “дискретизацией”: так в классическом арифмометре колесо с цифрами поворачивается непрерывно (как бы), а потом защёлкивается на конкретном результате. В теоретическом квантовом компьютере, математические формулы, которые неплохо описывают модели экспериментов, предлагается использовать для вычислений гораздо более широких, чем проводимые эксперименты и используемые на практике модели. Можно ли найти физические реализации, в которые отобразятся алгоритмы, а если найти можно, то какие будут ошибки и искажения – это и есть предмет, а не “количество кубитов” и “суперпозиция”.

Вообще, аналоговые вычислители, концептуально, происходят из следующего (рекурсивного) подхода: давайте возьмём некоторый физический аппарат (речь про устройство), реализующий ту или иную математическую модель, посмотрим, на какие вычислительные области можно перенести обобщённые элементы этой модели, отыщем в аппарате физические воплощения этих элементов, станем использовать их вывод для вычислений. Это весьма эффективный метод, который позволяет построить аналоговый компьютер, который едва ли не оптимальным образом решает дифференциальные (или интегральные? тут уж кому в какую сторону) уравнения численно, механически вращая физические тела сложной формы. Обратите внимание, что про данный механизм тоже можно сказать, что он “обладает параллелизмом”: ну, потому что все решения там сразу зашиты – для извлечения нужно только измерить вдоль правильной траектории. Классические счёты (с костяшками) или даже простой арифмометр – в этой концепции уже устройства, условно, “цифровые”, поскольку “дискретизация” заложена в основу конструкции – непрерывность не предполагается. Аналоговые вычислители могут работать с числами, однако никакой классический аналоговый вычислитель не может “вычислить” точно квадратный корень из двух, как действительное число, да и вряд ли это может сделать “квантовый” вычислитель. А отобразить геометрически, конечно, можно. Зато тем более не получится вывести сумму π + e.

Но, это, понятно, совсем не квантовая механика – поскольку тут не тот уровень абстракции и отсутствует преобразование вероятностей. Однако то, как представление о непрерывности отражается на измерениях, важно и для интерпретации квантовых компьютеров. Такой квантовый компьютер, с точки зрения физической реализации, тоже аналоговый вычислитель. Именно так нужно себе представлять (теоретический) квантовый компьютер, настроенный для выполнения алгоритма Шора (который тоже традиционно приводят в качестве примера, кстати). Вот у вас шкаф квантового компьютера, где схемы при помощи некоторой физической коммутации настроены на конкретное число, например, на 10807; после подачи импульса питания – можно будет прочитать результат измерения. Внутри этот компьютер содержит “неонку”, а кроме того, вероятно, сотни тысяч каких-то кубитов и прочих элементов квантовых схем, которые соединяет примерно миллион проводов. Именно так это и выглядит в теории, если поверить в то, что требуется коррекция ошибок и надёжное сохранение квантовых состояний. И тут можно вспомнить, что в популярных статьях и книжках привычно описывают как “с ростом количества частиц начинается “статистика” из которой возникает “классическая” физика для макроявлений”. Однако, когда именно это происходит в случае гипотетического квантового компьютера? Как измерять порог: по количеству ли кубитов, по количеству ли состояний, должен ли наступать означенный переход вообще? Непонятно, в какой момент и по какой шкале должен наступать переход от “квантового” к “классическому”.

Предположим, что квантовый компьютер, способный выполнить алгоритм Шора для чисел с разрядностью записи в 2048 битов, содержит миллионы физических “квантовых элементов”, обеспечивающих работу нужного количества (предположим, 6144) логических кубитов в регистрах, эти элементы и вспомогательные схемы содержат на порядки больше “квантовых элементов”, которые составляют материал самих используемых приборов. Не сделает ли уже само это количество устройство “классическим”? А если нет, то можно ли тогда просто начать реализовывать квантовые вычисления на обычных кирпичах, которые, как известно, внутри квантовомеханические? Что, если порог определяется по количеству состояний? Тогда 2^2048 может уже хватить. Именно эти моменты и мешают на практике (это известно, конечно же, если посмотреть за пределы популярных статей), но не ясно, насколько они преодолимы в принципе. Вообще, одним из ключевых моментов, приведших к формулированию квантовых механик (разных), как раз и были рассуждения о том, что при переносе предмета измерений на всё более и более “мелкие” частицы, средства выполнения измерений оказываются частью этих измерений – опять рекурсия (см. выше). Для квантовых компьютеров это означает, что реализация квантового преобразования Фурье в алгоритме Шора с нужной точностью для практических чисел потребует тысяч кубитов, которые чрезвычайно сложно уложить в малое, по квантовым меркам, пространство. При этом ошибки в представлении результата могут “квантоваться”, потому что это в уравнениях используются комплексные числа, но совсем не факт, что аксиома непрерывности должна прямо транслироваться в физику измерительного оборудования.

Существуют технологические элементы, которые не так-то просто скопировать именно на уровне логики разработки и создания цепочек производства. Естественно, это ключевые технологии и их мало. Некоторые вообще возможны только потому, что конкретные специалисты придумали, как там что-то удастся реализовывать. Это относится не только к чипам (посмотрите на криптографию, например), но в данном случае – пример именно про аппаратное устройство (где, естественно, многое ещё хитрее): в The Verge пересказывают статью WSJ о том, что собственный процессор радиоканала 5G для смартфона не получилось (пока что) сделать у Apple.

Отдельный процессор, полностью собственной разработки, полезен по многим причинам, разной степени очевидности: уменьшение высокоуровневой зависимости от других компаний (для смартфона радиоканал является ключевым, определяющим аспектом, поэтому соответствующая аппаратура действует на все прочие направления разработки); возможность в будущем повлиять на стандарты радикальным образом; патенты и ограничения; и т.д. Показательная цитата:

Apple found that employing the brute force of thousands of engineers, a strategy successful for designing the computer brain of its smartphones and laptops, wasn’t enough to quickly produce a superior modem chip.
(Apple обнаружила, что применение грубой силы из тысяч инженеров, – стратегия, сработавшая при проектировании компьютерной начинки её смартфонов и ноутбуков, – оказалось недостаточным для того, чтобы быстро выпустить превосходный чип модема.)

Надо заметить, что на экспериментальном сервере TLS подключений с постквантовой криптосистемой Kyber768 – пока что единицы, очень мало. Что, в общем-то, понятно: в различных распространённых утилитах эта криптосистема ещё не поддерживается (как минимум, нужно пересобирать с самой современной версией библиотек типа BoringSSL, потому что в OpenSSL пока что поддержки нет), и даже в браузере Chrome нужно отдельно переключать флаг, чтобы X25519Kyber768 заработала. Посмотрим, что будет, когда (и если) в Chrome поддержка станет доступной по умолчанию.

Как с максимальной точностью ответить на вопрос “Что ты сейчас читаешь?”, заданный в мессенджере? Можно ответить, что “читаю сообщение в мессенджере”. Но ведь можно же и ещё точнее: “Сейчас я читаю слово это”. И нажать Enter. Но и тут есть тонкость: слово “сейчас” стоит в самом начале, так что к моменту начала чтения слова “это” – “сейчас” уже устареет. Соответственно, максимально строгий вариант такой: “Я читаю последнее слово этого предложения сейчас”. Особенно продвинутые читатели спросят, почему же речь о слове, а не о последней букве, например. Очень просто: читать можно минимум слово, а отдельную букву читать нельзя (если, конечно, она не является словом). Этому есть много причин, основных две: во-первых, попробуйте прочитать “ъ” (твёрдый знак, а не сходная по начертанию газета или мнемонический знак, обозначающий некоторое сложное понятие); во-вторых, чтение, как процесс, определяется свойством сборки букв в слова (мы рассматриваем классическое фонетическое письмо, а не пиктограммы и специальные конструкции вроде трансцендентной алгебры). Так что разумно ограничиться словом “сейчас” в конце предложения. Без точки, это допустимо для чатика.

(Этот текст я как-то уже публиковал, но не здесь.)

Случайно тут попалось высказанное в качестве примера утверждение про восприятие текста: “если в предложении на английском языке поменять слово, то человек, знакомый с английским, сразу увидит – изменился смысл (meaning) предложения или нет” (перевод с английского). Конечно, всякий пример, подготовленный с подобной степенью обратной аллегоричности, содержит обязательные неточности, но данный вариант особенно интересен, потому что сводит взаимодействие “смысла” и “текста” к отдельным словам.

Вот если в предложении “дерево весело задело” поменять “дерево” на “платье”, то изменится ли смысл? Сможет ли оценить изменение смысла человек, знакомый с русским языком?

С одной стороны, тут похоже, что предложение не имеет смысла ни с одним из двух переставляемых слов. Значит, если смысла нет, смысл “пустой”, то он и не изменился, ведь пустое множество – самый инвариантный инвариант: пустые множества элементов любых типов не просто не отличаются – пустое множество вообще всего одно. С другой стороны, если “смысла нет” означает отсутствие смысла, то тогда мы имеем дело с некоторым конструктом, в который пустое множество (обобщённое “отсутствие”) может быть погружено, потому как чтобы заявить, что “смысла нет”, нужно сперва определить, что такое “смысл”, а потом утверждать, что такого нет. Получается, мы теперь имеем дело с некоторой пустой коробкой, а коробки могут быть разного цвета, их можно вкладывать одну в другую и настолько преуспеть, что даже построить таким способом натуральные числа. Так что то, как именно “смысла нет” в предложении – могло и поменяться, в зависимости от “дерева” или “платья”: цвет пустой коробки начинает играть важную роль, поскольку тут этот цвет превращается в интерпретацию иллюстративной роли отсутствия смысла в исходном предложении “о задевших деревьях”, то есть, задаёт понимание того, что именно это предложение показывает читающему. Замена дерева на платье может что-то поменять в смыслах, но на более высоком уровне. Сразу ли увидит это человек, знакомый с русским языком? Это зависит от контекста и от опыта человека.

Кстати, очередной раз про квантовую криптографию, реализации которой являются средством технической защиты информации, поэтому их нельзя сравнивать с математическим аппаратом криптографии, а тем более считать, что возможна некоторая абсолютная защита “физическими принципами”: “физические принципы” могут обеспечить прекрасную защиту в виде металлического контейнера для секретного симметричного ключа, но почему-то эту защиту, эквивалентную по основным рискам квантовой криптографии, не называют “абсолютной”. Собственно, почти семь лет назад я написал по этой теме довольно подробную записку, рекомендую: “Кванты, квантовая криптография с компьютерами“.