ملاحظة المحرر: هذه التدوينة كتبها المجلس الاستشاري للذكاء الاصطناعي التابع لشركة CompTIA.
+ + +
في السنوات الأخيرة، أصبحت التقنيات الناشئة بارزة. ومن بينها، تتمتع الحوسبة الكمومية بقدرة فريدة على تغيير عالمنا أكثر من غيره. أظهرت الحوسبة الكمومية أدلة واعدة لتسريع الحسابات الإرشادية بطريقة لا تصدق. وبالتالي، فإن تطبيق الحوسبة الكمومية ضمن حلول معقدة لمعالجة المشكلات في اكتشاف المستحضرات الصيدلانية والمواد، والتمويل، وتطبيقات المركبات ذاتية القيادة، والذكاء الاصطناعي، ومجالات أخرى سيكون له تأثير كبير على حياتنا. على وجه الخصوص، تتمتع الحوسبة الكمومية بالقدرة على تضخيم التأثيرات (الإيجابية والسلبية) للعديد من تطبيقات الذكاء الاصطناعي.
– الرئيس التنفيذي لشركة جوجل ساندر بيتشاي
نظرًا لأن المؤسسات تعمل على أن تصبح أكثر رقمية ، فإن مراعاة التحولات التكنولوجية القادمة أمر بالغ الأهمية لتحسين التخطيط والاستراتيجية. بفضل هذه التطورات التكنولوجية ، قد تجني الشركات مكاسب حقيقية من الحوسبة الكمومية. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، دعنا نستكشف 10 أشياء يجب أن تكون على دراية بها عندما يتعلق الأمر بعوالم الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي.
1. الخصائص الرئيسية للحوسبة الكمومية
في ما يسمى بالحواسيب الكلاسيكية، تتم برمجة البتات كوحدات بيانات ذات قيم محتملة من الآحاد والأصفار. في الحواسيب الكمومية، تتم برمجة وحدات البيانات باستخدام البتات الكمومية.المكدسة-والتي يمكن أن تمثل واحدًا أو صفرًا أو مزيجًا من الصفر والواحد في نفس الوقت.
التشبيه الجيد هو مفتاح الضوء، والذي في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية يمكن أن يكون له موضع تشغيل أو إيقاف. مع الكيوبتات في الحواسيب الكمومية، يمكن أن يكون للمفتاح أي طيف من المواضع من وضع التشغيل إلى وضع الإيقاف في نفس الوقت. إن القدرة المادية للبتات الكمومية تجلب السمتين الرئيسيتين للحوسبة الكمومية.
- تراكب. يشير هذا إلى قدرة البتات الكمومية على التشغيل والإيقاف في نفس الوقت، أو في مكان ما على الطيف بين الاثنين. إن عدم اليقين والاحتمال المضمن في وحدة البيانات يجعل النظام قويًا في حل أنواع معينة من المشكلات.
- تشابك. هذه هي قدرة الكيوبتات المرتبطة ببعضها البعض على التأثير على استقلالية بعضها البعض حتى لو كانت منفصلة ماديًا. على هذا النحو، إذا كان لدينا كيوبتان وتغير موضع أحدهما، فإن الآخر يتأثر حتى لو تم فصل الكيوبتات. توفر هذه الخاصية قدرة قوية على نقل المعلومات بسرعات عالية بشكل لا يصدق.
2. أسرع وأفضل
تتمتع أجهزة الكمبيوتر الكمومية بأربع قدرات أساسية تميزها عن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية الحالية:
- يعمل التخصيم الأولي على الاستفادة من المساحات متعددة الأبعاد لاستكشاف مساحات المشاكل الكبيرة ويمكن أن يحدث ثورة في التشفير.
- التحسين من خلال حل المشكلات الكبيرة/المعقدة بسرعة غير مسبوقة.
- المحاكاة، حيث تقوم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بنمذجة المشكلات المعقدة بشكل فعال.
- الذكاء الاصطناعي الكمي مع خوارزميات أفضل وأسرع وأكثر دقة. وجد فريق البحث الكمي التابع لشركة IBM أن تشابك الكيوبتات على الكمبيوتر الكمي الذي أجرى تجربة تصنيف البيانات أدى إلى خفض معدل الخطأ إلى النصف مقارنة بالكيوبتات غير المتشابكة.
ستعالج التطبيقات في مجال الأعمال المشكلات المعقدة. على سبيل المثال:
- يتطلب التطوير الدوائي نمذجة جزيء المادة، وهو أمر بالغ الصعوبة لأن الذرات الموجودة في الجزيئات تتفاعل مع الذرات الأخرى بطرق معقدة. إن خاصية التشابك الوراثي لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تفسح المجال هنا بشكل جيد.
- الاستفادة من الذكاء الاصطناعي الكمي لتسريع الوقت والدقة لأنظمة التدريب مثل تلك الموجودة في المركبات ذاتية القيادة.
من الخدمات المالية، والأدوية والمنتجات الطبية، والرعاية الصحية، والطاقة، والاتصالات، والإعلام، والسفر، والخدمات اللوجستية، والتأمين على سبيل المثال لا الحصر، هناك عدد من الصناعات التي ستستفيد جميعها بشكل كبير من الحوسبة الكمومية.
3. مكبر للصوت التحيز
إن تأثير تضخيم الحوسبة الكمومية يتجاوز السرعة والدقة. كما أنه يسلط الضوء على التحيز المخبأ الموجود في نماذج الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي. وعلى هذا النحو، فإن التطبيقات المعرضة للتحيز الخوارزمي (على سبيل المثال، في مجال فحص التوظيف، والشرطة، وما إلى ذلك) قد تصبح أكثر عرضة للتحيز. بمعنى آخر، قد يكون للحوسبة الكمومية تأثير جانبي سلبي كبير قد يجعل مثل هذه التطبيقات محفوفة بالمخاطر للغاية بحيث لا يمكن استخدامها في غياب ضوابط التخفيف الخاصة. وهذا تأثير غير مقصود يجب على أي شخص يعمل في مجال الذكاء الاصطناعي/الحوسبة الكمومية أن يدركه ويضعه في الاعتبار في حلوله.
4. زيادة تعقيد الخوارزميات والشفافية وقابلية الشرح
تتمثل المشكلة الأساسية الحالية في الذكاء الاصطناعي في افتقاره إلى الشفافية وقابلية التفسير، خاصة عند الاستفادة من الخوارزميات المعقدة مثل التعلم العميق. إذا تم استخدام نظام الذكاء الاصطناعي لاتخاذ القرارات التي تؤثر بشكل مباشر على الحياة، مثل قرارات قاعات المحكمة، أو الفوائد الاجتماعية للمجتمعات، أو حتى تحديد من يحصل على قرض وبأي سعر، فمن الأهمية بمكان أن يتم ربط القرار بحقائق ملموسة غير تمييزية في الممارسة العملية.
ومن المفهوم أن الحوسبة الكمومية في أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه تزيد من التعقيد الذي يرتبط بالشفافية وقابلية التفسير بشكل سلبي.
5. معيار تشفير جديد
العيب الرئيسي لهذه التكنولوجيا الرائعة هو قدرتها على اختراق العديد من الدفاعات المستخدمة لتأمين الإنترنت والتطبيقات الهامة الأخرى. تشكل الحوسبة الكمومية تهديدًا خطيرًا لأنظمة الأمن السيبراني التي تعتمد عليها كل شركة تقريبًا. تتم حماية معظم كلمات مرور الحسابات عبر الإنترنت والمعاملات والاتصالات الآمنة اليوم من خلال خوارزميات التشفير مثل RSA أو SSL/TLS. يعتمد المعيار الحالي على التعقيد في تحليل الأعداد الكبيرة إلى أعداد أولية. ومع ذلك، فهذا نوع من المشاكل، حيث أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية رائعة في حلها. إن كسر كلمة المرور بمعاييرنا الحالية قد يستغرق جهاز كمبيوتر كلاسيكي 100 عام، ولكن يمكن إنجازه في غضون ثوانٍ باستخدام جهاز كمبيوتر كمي. ويتجاوز هذا التأثير كلمات مرور الحسابات الشخصية، فهو يشمل الكشف عن الاتصالات الخاصة وبيانات الشركة وحتى الأسرار العسكرية. ولمواجهة هذا الأمر، يقود المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) جهدًا عالميًا للعثور على خوارزميات تشفير ما بعد الكم والتي ستكون سريعة وجديرة بالثقة. داستن مودي، عالم رياضيات في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) يعمل على هذا الجهد، قال في اجتماع التشفير IBM"نأمل أن تكون النسخة النهائية جاهزة تمامًا ونشرها في عام 2024 تقريبًا."
6. ليس بديلاً لأجهزة الكمبيوتر الحالية
تعد أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية أفضل في بعض المهام من أجهزة الكمبيوتر الكمومية (البريد الإلكتروني وجداول البيانات والنشر المكتبي على سبيل المثال لا الحصر). الهدف من أجهزة الكمبيوتر الكمومية هو أن تكون أداة مختلفة لحل المشكلات المختلفة، وليس أن تحل محل أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. لذا، نعم، سيظل لدينا أنظمة كمبيوتر كما نعرفها، أو نسخة منها كما نعرفها حاليًا، في المستقبل المنظور.
7. الاقتراب من التيار السائد
تستمر اختراقات التكنولوجيا الكمومية في التسارع، ويتدفق الاستثمار، وتستمر الشركات الناشئة في مجال الحوسبة الكمومية في التكاثر. وقد أطلقت شركات التكنولوجيا الكبرى مثل علي بابا، وأمازون، وآي بي إم، وجوجل، ومايكروسوفت بالفعل خدمات سحابية تجارية للحوسبة الكمومية.
على الرغم من أن الحوسبة الكمومية كمفهوم كانت موجودة منذ أوائل الثمانينيات، فإن أول دليل حقيقي على أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكنها التعامل مع مشكلات معقدة للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية لم يحدث إلا في أواخر عام 1980، عندما أعلنت جوجل أن حاسوبها الكمي قد حل مثل هذه الحسابات في 2019 دقيقة فقط. ثواني. أعلن بنك جولدمان ساكس مؤخراً أنه قادر على تقديم خوارزميات كمومية لتسعير الأدوات المالية في غضون خمس سنوات. وتتوقع هانيويل أن يشكل الكم صناعة تبلغ قيمتها تريليون دولار في العقود المقبلة.
وتشير فورة النشاط إلى أن مدراء تكنولوجيا المعلومات وغيرهم من القادة يجب أن يبدأوا في صياغة استراتيجيات الحوسبة الكمومية، وخاصة في الصناعات، مثل الأدوية حيث سيكون التأثير كبيرا.
8. ليس صحيحا قاب قوسين أو أدنى
على الرغم من إحراز تقدم كبير في بناء أنظمة حوسبة كمومية مختلفة، إلا أننا لسنا قريبين من وجود نظام واحد في كل مؤسسة - ناهيك عن ذلك في كل منزل. وخلافًا للشركات الناشئة في مجال الحوسبة الكمومية التي جمعت مئات الملايين من الدولارات، لا يوجد توقع بأن تصبح أنظمة الحوسبة الكمومية معيارًا يوميًا في السنوات الخمس المقبلة. يرجع هذا التأخير إلى حد كبير إلى الصعوبات التي لا تزال قائمة، بما في ذلك الصعوبات في هندسة وبناء وبرمجة أنظمة الحوسبة الكمومية، بما في ذلك الضوضاء والأخطاء وفقدان التماسك الكمي، وبالطبع السعر المرتفع المرتبط بأنظمة الحوسبة الكمومية.
9. رقائق أشباه الموصلات والموهبة المطلوبة
أحدث الوباء تغييرات رئيسية في الطريقة التي نعيش بها، بما في ذلك عودة العمل من المنزل إلى طبيعته، وتعطل سلسلة التوريد، والنظرات المشبوهة لأي شخص يسعل بالقرب منك. كما سلط الضوء على ارتفاع الطلب وانخفاض العرض على رقائق أشباه الموصلات. من الأجهزة التكنولوجية إلى المركبات، أثر الطلب المتزايد على أسعار المستهلك بشكل كبير. ومع ظهور أجهزة الكمبيوتر الكمومية، سينمو الطلب بشكل أكبر، مما يؤثر على توافر أشباه الموصلات وتكلفتها في المقابل. وبعيداً عن القيود المفروضة على إمدادات الأجهزة، لا يوجد حتى الآن ما يكفي من الموارد المدربة لدعم أنظمة الحوسبة الكمومية والنظام البيئي الاقتصادي ككل.
10. تطورات الحوسبة الكمومية ذات الصلة
شهدت السنوات الأخيرة تقدمًا في مجال الحوسبة بطريقتين رئيسيتين: الاختراقات في التعلم الآلي لتطوير الخوارزميات التي تتحسن تلقائيًا من خلال الخبرة، والبحث في أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يمكن أن تثبت نظريًا أنها أكثر قوة من أي كمبيوتر فائق السرعة.
- memristor الكم. ابتكر العلماء أول نموذج أولي لجهاز يعرف باسم memristor الكم، والتي قد تساعد في الجمع بين أفضل ما في هذين العالمين - الجمع بين الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية للحصول على قدرات غير مسبوقة.
- قابلية التوسع/الكم على الشريحة. هل مازلت تتخيل غرفة كبيرة مليئة بالمعدات الغريبة والشاشات لضمان الجودة النظيفة والموظفين المتفانين للتحكم في درجة الحرارة عند التفكير في الحوسبة الكمومية؟ حسنًا، ضع عليها بعض الصلصة وأعطني مشروبًا لأن التطورات الأخيرة حدثت الآن الحوسبة الكمومية على شريحة. قاد هذا العمل فريق Riverlanes المتخصص في مجال الكم ومقره كامبريدج مع شركة الكم الرقمي SEEQC في نيويورك ولندن. تحتوي شريحة الحوسبة الكمومية على نظام تشغيل متكامل لسير العمل وإدارة الكيوبت.
مع ظهور هذه الموجة الجديدة من الحوسبة، أصبح لدى مديري تكنولوجيا المعلومات والقادة في جميع قطاعات الصناعة واجب ائتماني وفرصة فريدة لإبقاء أصابعهم على نبض التكنولوجيا الجديدة التي تحدد العالم وهي الحوسبة الكمومية.
في حين أن اعتماد وتطبيقات الحوسبة الكمومية على نطاق واسع قد يبدو بعيد المنال، فقد حان الوقت الآن لمقدمي الخدمات وشركات التكنولوجيا الأخرى للبدء في تثقيف أنفسهم حول هذه التكنولوجيا. عندما يبدأ العملاء في سماع المزيد عنها - وطرح الأسئلة - فأنت تريد أن تكون جاهزًا بالإجابات والاستشارات بشأن الاتجاه الصحيح المصمم خصيصًا لعميلك.
(ج) كومبتيا
