Toimetaja märkus: selle postituse kirjutas CompTIA AI nõuandekogu.
+ + +
Viimastel aastatel on esilekerkivad tehnoloogiad muutunud silmapaistvaks. Nende hulgas on kvantarvutitel ainulaadne potentsiaal meie maailma kõige rohkem muuta. Kvantarvutus on näidanud paljutõotavaid tõendeid heuristiliste arvutuste kiirendamiseks uskumatul viisil. Seega mõjutab kvantarvutuse rakendamine komplekssetes lahendustes ravimite ja materjalide avastamise, rahanduse, autonoomsete sõidukirakenduste, tehisintellekti ja muude valdkondade probleemide lahendamisel meie elu märkimisväärselt. Eelkõige on kvantarvutusel potentsiaal suurendada paljude tehisintellekti rakenduste mõju (nii positiivseid kui ka negatiivseid).
– Google’i tegevjuht Sundar Pichai
Kuna organisatsioonid töötavad selle nimel, et muutuda digitaalsemaks, on parema planeerimise ja strateegia jaoks ülioluline eelseisvate tehnoloogiliste muutuste meelespidamine. Tänu nendele tehnoloogilistele edusammudele võivad ettevõtted saada kvantandmetöötlusest tõelist kasu. Seda silmas pidades uurime 10 asja, mida peaksite teadma, kui tegemist on kvantarvutite ja tehisintellekti maailmadega.
1. Kvantarvutite peamised omadused
Nn klassikalistes arvutites programmeeritakse bitid andmeühikutena, mille võimalikud väärtused on ühed ja nullid. Kvantarvutites programmeeritakse andmeühikud kvantbittidega –kubitid-mis võib tähistada ühte, nulli või nii nulli kui ka ühe kombinatsiooni korraga.
Hea analoogia on valguse lüliti, mis klassikalistes arvutites võib olla sisse- või väljalülitatud asendis. Kvantarvutite kubitide korral võib lülitil olla samaaegselt mis tahes asendispekter sisse- ja väljalülitusest. Kubitite füüsiline võime toob endaga kaasa kvantarvutuse kaks peamist omadust.
- Superpositsioon. See viitab kubitide võimele olla samaaegselt nii sisse kui ka välja lülitatud või kuskil nende kahe vahel. See andmeühikusse sisestatud ebakindlus ja tõenäosus muudab süsteemi teatud tüüpi probleemide lahendamisel võimsaks.
- takerdumine. See on omavahel seotud kubitide võime mõjutada üksteise sõltumatust isegi siis, kui nad on füüsiliselt eraldi. Seega, kui meil on kaks kubitti ja ühe asukohta muudetakse, mõjutab see teist isegi siis, kui kubitid on eraldatud. See omadus annab võimsa võimaluse teabe liigutamiseks uskumatult suure kiirusega.
2. Kiirem ja parem
Kvantarvutitel on neli põhilist võimalust, mis eristavad neid tänapäeva klassikalistest arvutitest:
- Peamine faktoriseerimine, mis kasutab mitmemõõtmelisi ruume suurte probleemsete ruumide uurimiseks ja võib krüpteerimisel revolutsiooni teha.
- Optimeerimine suurte/keeruliste probleemide lahendamisel enneolematu kiirusega.
- Simulatsioon, mille käigus kvantarvutid modelleerivad tõhusalt keerulisi probleeme.
- Kvanttehisintellekt paremate algoritmidega, mis on kiiremad ja täpsemad. IBMi kvantuurimisrühm on leidnud, et andmete klassifitseerimise katset läbi viinud kvantarvuti kubitide segamine vähendas veamäära poole võrra võrreldes lahtiste kubitidega.
Ärirakendused lahendavad keerukaid probleeme. Näiteks:
- Farmatseutiline arendus nõuab aine molekulide modelleerimist, mis on kurikuulsalt keeruline, kuna molekulides olevad aatomid interakteeruvad teiste aatomitega keerulisel viisil. Kvantarvutite põimumisomadus sobib siin üsna hästi.
- Kvant-AI kasutamine, et kiirendada treeningsüsteemide (nt autonoomsete sõidukite) jaoks kuluvat aega ja täpsust.
Finantsteenustest, ravimitest ja meditsiinitoodetest, tervishoiust, energeetikast, telekommunikatsioonist, meediast, reisimisest, logistikast ja kindlustusest, et nimetada vaid mõnda, on mitmeid tööstusharusid, mis kõik saavad kvantarvutitest märkimisväärset kasu.
3. Eelpingevõimendi
Kvantarvutite võimendusefekt ületab kiiruse ja täpsuse. Samuti tõstab see esile AI/ML-mudelites esineva eelarvamuse. Sellisena võivad rakendused, mis on algoritmilise eelarvamuse suhtes haavatavad (nt tööhõive kontrollimise ruumis, politseitöös jne), muutuda veelgi haavatavamaks. Teisisõnu võib kvantarvutitel olla suurendav negatiivne kõrvalmõju, mis võib muuta sellised rakendused liiga riskantseks, et kasutada spetsiaalseid leevendavaid juhtelemente. See on soovimatu mõju, mida kõik tehisintellekti/kvantarvutiga töötavad inimesed peavad oma lahendustes ära tundma ja sellega arvestama.
4. Suurem algoritmiline keerukus, läbipaistvus ja seletatavus
AI praegune põhiprobleem on selle läbipaistvuse ja seletatavuse puudumine, eriti kui kasutatakse keerulisi algoritme, nagu süvaõpe. Kui tehisintellekti süsteemi kasutatakse otsuste tegemiseks, mis mõjutavad otseselt elusid, nagu kohtusaalide otsused, kogukondadele antavad sotsiaaltoetused või isegi otsustamine, kes ja millise intressimääraga laenu saab, on põhimõtteliselt oluline, et otsust saaks siduda käegakatsutavate faktidega, on praktikas mittediskrimineerivad.
Arusaadavalt suurendab selliste tehisintellektisüsteemide kvantarvutamine keerukust, mis on ebasoodsas korrelatsioonis läbipaistvuse ja seletatavusega.
5. Uus krüptograafiline standard
Selle suurepärase tehnoloogia peamiseks puuduseks on selle võime murda paljusid Interneti ja muude kriitiliste rakenduste kaitsmiseks kasutatavaid kaitsemehhanisme. Kvantarvuti kujutab endast tõsist ohtu küberturvasüsteemidele, millele peaaegu kõik ettevõtted tuginevad. Enamik tänapäevaseid võrgukonto paroole ning turvalisi tehinguid ja suhtlust on kaitstud krüpteerimisalgoritmidega, nagu RSA või SSL/TLS. Praegune standard tugineb suurte arvude algarvudeks arvutamise keerukusele. Kuid seda tüüpi probleeme saavad kvantarvutid suurepäraselt lahendada. Parooli murdmine meie praeguste standarditega võtaks klassikalisel arvutil 100 aastat, kuid kvantarvutiga saab seda teha mõne sekundiga. See mõju ulatub kaugemale isiklike kontode paroolidest – see hõlmab privaatse suhtluse, ettevõtte andmete ja isegi sõjaväesaladuste paljastamist. Selle vastu võitlemiseks juhib USA riiklik standardite ja tehnoloogia instituut (NIST) ülemaailmseid jõupingutusi, et leida kiireid ja usaldusväärseid postkvantkrüptograafia algoritme. Dustin Moody, NIST-i matemaatik, kes töötab selle pingutuse kallal, ütles IBMi krüptograafiakoosolekul, "Loodame lõpliku versiooni täielikult valmis saada ja avaldada 2024. aasta paiku."
6. Ei ole praeguste arvutite asendus
Klassikalised arvutid on mõne ülesande täitmisel paremad kui kvantarvutid (e-post, arvutustabelid ja lauaarvutite avaldamine, kui nimetada mõnda rakendust). Kvantarvutite eesmärk on olla erinev vahend erinevate probleemide lahendamiseks, mitte asendada klassikalisi arvuteid. Nii et jah, meil on lähitulevikus endiselt olemas arvutisüsteemid, nagu me seda teame, või selle versioon, nagu me praegu teame.
7. Peavoolule lähenemine
Kvanttehnoloogia läbimurded kiirenevad jätkuvalt, investeeringud voolavad sisse ja idufirmade arv kvantarvutusruumis jätkub. Suured tehnoloogiaettevõtted, nagu Alibaba, Amazon, IBM, Google ja Microsoft, on juba käivitanud kaubanduslikud kvantandmetöötluse pilveteenused.
Kuigi kvantarvutit kui kontseptsiooni on kasutatud juba 1980. aastate algusest, ilmnes esimene tõeline tõestus selle kohta, et kvantarvutid suudavad lahendada klassikaliste arvutite jaoks liiga keerulisi probleeme, alles 2019. aasta lõpus, kui Google teatas, et tema kvantarvuti on sellise arvutuse lahendanud alles 200. aastal. sekundit. Goldman Sachs teatas hiljuti, et võib juba viie aasta pärast kasutusele võtta kvantalgoritmid finantsinstrumentide hinna määramiseks. Honeywell eeldab, et kvant moodustab järgmistel aastakümnetel 1 triljoni dollari suuruse tööstuse.
Tegevuse laine viitab sellele, et CIO-d ja teised juhid peaksid hakkama välja töötama oma kvantarvutusstrateegiaid, eriti sellistes tööstusharudes nagu farmaatsia, kus mõju oleks märkimisväärne.
8. See pole otse nurga taga
Kuigi erinevate kvantarvutussüsteemide loomisel on tehtud märkimisväärseid edusamme, ei ole me lähedal sellele, et seda oleks igas organisatsioonis – rääkimata igast leibkonnast. Arvestades sadu miljoneid dollareid kogunud kvantandmetöötluse idufirmasid, ei ole oodata, et kvantarvutussüsteemid muutuksid järgmise viie aasta jooksul igapäevaseks standardiks. See viivitus on suuresti tingitud endiselt püsivatest raskustest, sealhulgas raskustest kvantarvutussüsteemide projekteerimisel, ehitamisel ja programmeerimisel, sealhulgas müra, vead, kvantsidususe kadu ja loomulikult kvantarvutussüsteemidega seotud kõrge hind.
9. Vaja on pooljuhtkiipe ja talente
Pandeemia tõi kaasa olulisi muutusi meie eluviisis, sealhulgas kodus töötamise normaliseerumine, tarneahela häired ja kahtlustavad pilgud kõigile, kes teie läheduses köhivad. Samuti tõstis see esile pooljuhtkiipide suurt nõudlust, kuid madalat pakkumist. Kasvanud nõudlus on tarbijahindu oluliselt mõjutanud alates tehnoloogilistest seadmetest kuni sõidukiteni. Kvantarvutite tulekuga kasvab nõudlus ainult veelgi, mõjutades vastavalt pooljuhtide kättesaadavust ja maksumust. Lisaks riistvara tarnepiirangutele ei ole kvantarvutussüsteemide ja laiemalt majandusökosüsteemi toetamiseks piisavalt koolitatud ressursse.
10. Seotud kvantarvutuse edusammud
Viimastel aastatel on andmetöötlus edenenud kahel suurel viisil – läbimurded masinõppes, et töötada välja algoritmid, mis paranevad automaatselt kogemuste kaudu, ja kvantarvutite uurimine, mis võivad teoreetiliselt osutuda võimsamaks kui ükski superarvuti.
- Kvantmemristor. Teadlased on loonud esimese prototüübi seadmest, mida tuntakse a kvantmemristor, mis võib aidata kokku viia mõlema maailma parimad küljed – kombineerides tehisintellekti kvantarvutusega, et saada enneolematuid võimalusi.
- Skaleeritavus/kvant kiibil. Kas kujutate kvantarvutitele mõeldes ikka ette suurt ruumi, mis on täis seadmete, puhta kvaliteedi monitoride ja temperatuuri reguleerimiseks pühendunud personali? Noh, pange sellele salsat ja andke mulle jook, sest hiljutised arengud on seda teinud kvantarvutus kiibil. Seda tööd juhtis Cambridge'is asuv kvantspetsialist Riverlanesi töö New Yorgis ja Londonis asuva digitaalse kvantettevõttega SEEQC. Kvantarvutuskiibil on integreeritud operatsioonisüsteem töövoo ja kubitihalduse jaoks.
Selle andmetöötluse uue laine tulekuga on IT-juhtidel ja kõigi tööstusharu vertikaalide juhtidel usalduskohustus ja ainulaadne võimalus hoida kätt pulsil uuel maailma määraval tehnoloogial, milleks on kvantandmetöötlus.
Kuigi kvantarvutite laialdane kasutuselevõtt ja rakendused võivad tunduda kaugel, on nüüd aeg, mil MSP-d ja teised tehnoloogiaettevõtted hakkavad end selle tehnoloogia vallas harima. Kui kliendid hakkavad sellest rohkem kuulma ja küsimusi esitama, soovite olla valmis vastuseid ja nõu andma teie kliendi jaoks kohandatud õige suuna kohta.
(C) COMPTIA
