کامپیوترهای کوانتومی

 


انسان به دنبال ساخت کامپیوتری با مشخصات مغز است.

مغز انسان دارای توانایی های شگفت آوری است که از جهات مختلف، از پیشرفته ترین کامپیوترهای جهان قدرتمندتر است. بنابراین تعجب آور نیست که مهندسان جهان بسیار تلاش کرده اند تا یک کپی از آن بسازند. امروزه شبکه عصبی مصنوعی که از ساختار مغز الهام گرفته است، برای مواجهه با برخی مشکلات در فناوری هوش مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد. اما این رویکرد شامل ساخت نرم افزارهاست که اطلاعات را به شیوه مغز پردازش کند و در قالب سخت افزار، چیزی مثل نورون های عصبی تولید نمی شود.

من و همکارانم امیدواریم اولین کامپیوتر اختصاصی سیستم عصبی را با آخرین فناوری کوانتمی ، به جای نرم افزار هوش مصنوعی، بسازیم. با ترکیب این دو شاخه، ما امیدواریم پیشرفت هایی صورت گیرد که به هوش مصنوعی با سرعت عمل بالا و انجام تصمیم گیری های پیچیده در زمان کوتاه منجر شود.

اگر بخواهیم ماشین های هوشمند و سیستم های دقیق برای کنترل ترافیک شهری در زمان واقعی انجام شود، به هوش مصنوعی پیشرفته تری نیازمندیم. تلاش ها برای ساخت اینچنین نرم افزاری، با کدنویسی همراه است که موجب شبیه سازی مغز انسان و ترکیب نورون های عصبی مصنوعی در یک شبکه می شود. هر نورون یک فرآیند تصمیم گیری را با تعدادی از سیگنال های ورودی شبیه سازی می کند و آنها را پردازش می کند تا یک خروجی به صورت بله یا خیر بدهد.

  هر ورودی متناسب با اهمیتش در تصمیم، ارزش گذاری می شود. به عنوان مثال، برای هوش مصنوعی که میتواند تشخیص دهد غذای کدام رستوران را بیشتر دوست دارید، اینکه کدام میز برای رزرو در دسترس است، ارزش کمتری در تصمیم گیری دارد.

این ارزش گذاری ها در آزمایشات تنتظیم می شود تا عملکرد شبکه را بهبود ببخشد، سیستم را به طور موثر آموزش دهد تا کار بهتر انجام شود. این همان روشی است که نرم افزار  AlphaGo گوگل، بازی استراتژیک پیچیده Go آموزش داده شد، و با یک کپی از خود بازی می کرد تا وقتی که آماده شد تا قهرمان جهان را چهار بر یک شکست دهد. اما عملکرد نرم افزار هوش مصنوعی به شدت به حجم داده های قابل آموزش بستگی دارد. مثلا دراین مورد به این بستگی داشت که چقدر با خودش بازی کند.

 

پیشرفته ترین هوش های مصنوعی مثل AlphaGo  نیز زمان زیادی برای آموزش نیاز دارند.

پروژه  Quromorphicما قصد دارد تا این پروسه را به نحو قابل توجهی سریعتر کند و مقدار داده های ورودی را بیشتر کند که می تواند با ساختن شبکه عصبی که براساس مکانیک کوانتوم کار می کند، پردازش شود. این شبکه ها در نم افزار کدگذاری نمی شوند، بلکه به طور مستقیم در سخت افزارهای ساخته شده از مدارهای الکتریکی ابررسانا، قرار می گیرند. ما باور داریم این کار باعث می شود گسترش آن به ساده تر شود خطایی در آن رخ ندهد.

رایانه های سنتی داده ها را در واحهایی به نام بیت ذخیره می کنند که می تواند دو حالت بگیرد؛ یا0 یا 1. رایانه های کوانتومی  داده ها را در کیو بیت ذخیره می کنند که می توانند در حالت های مختلفی ذخیره شوند و فقط تابع یک و صفر نیستند. هر کیوبیتی که به سیستم اضافه می شود ، قدرت محاسبات سیستم را دو برابر می کند. این بدان معناست که رایانه های کوانتومی به طور همزمان می توانند اطلاعات زیادی را پردازش کنند.

تا کنون، تنها کوانتوم های کوچک که بخش هایی از این تکنولوژی را نشان می دهند، با موفقیت ساخته شده اند. بسیاری از دانشگاه ها، غول های فناوری و شرکت های بزرگ، با چشم انداز افزایش قدرت پردازش، شروع به طراحی و کار در حوزه این فناوری کرده اند؛ اما هیچ کدام هنوز نتوانسته اند رایانه های موجود را بهبود ببخشند.

این به این علت است که کامپیوترهای کوانتومی باید به شدت از اختلالات محیط خود جدا باشند، زیرا وقتی ماشین ها بزرگتر می شوند، عملکردشان سخت و سخت تر می شود. به عنوان مثال، پردازنده های کوانتومی باید در خلاء و در دمای بسیار سرد(نزدیک صفر مطلق) نگه داشته شوند، در غیر این صورت آنها می توانند تحت تاثیر مولکول های هوا قرار گیرند. در عین حال پردازنده ها نیاز دارند به نحوی با محیط بیرونی در ارتباط باشند.

فضای بیشتری برای خطا:

چالش های فنی در پرژه ما شبیه به ساخت یک کامپیوتر کوانتومی جهانی است که می تواند برای هر برنامه ای استفاده شود. با این حال ما امیدواریم نرم افزار های کاربردی هوش مصنوعی بتوانند نسبت به محاسبات رایج ظرفیت بیشتری از خود نشان دهند، در نتیجه نیاز نیست دستگاهکاملا ایزوله شود.

به عنوان مثال، هوش مصنوعی اغلب برای طبقه بندی داده ها، مانند تصمیم گیری در مورد اینکه عکس یک دوچرخه یا یک ماشین را نشان دهد، استفاده می شود. لازم نیست تمام جزئیات جسم را برای تصمیم گیری در اختیار داشته باشد. با اینکه هوش مصنوعی به سرعت بالای پردازش اطلاعات نیاز دارد اما از سطح بالایی از دقت برخوردار نیست. به همین دلیل ما امیدواریم در کوتاه مدت هوش مصنوعی زمینه ایده آلی برای محاسبات کوانتمی مهیا کند.

پروژه ما شامل نشان دادن اصول مورد نیاز در شبکه های عصبی کوانتمی خواهد بود. برای برقرار کردن فناوری به منظور استفاده کامل از آن، ساختن دستگاه های بزرگتر، فر؟آیندی است که ممکن است بیشتر از ده سال طول بکشد؛ زیرا بسیاری از جزئیات فنی باید دقیقا کنترل شود تا از بروز اشتباهات کنترل کند. اما هنگامی که ما نشان دهیم که شبکه های عصبی کوانتومی می توانند قدرتمندتر از نرم افزار هوش مصنوعی در دنیای نرم افزارهای واقعی عمل کنند، به سرعت تبدیل به یکی از مهم ترین فناوری های جهان می شود.  

 منبع:https://theconversation.com/quantum-computer-were-planning-to-create-one-that-acts-like-a-brain-108716

 

 

به اشتراک گذاری :