Toimittajan huomautus: Tämän viestin on kirjoittanut CompTIA:n AI Advisory Council.
+ + +
Viime vuosina nousevat teknologiat ovat nousseet esiin. Niiden joukossa kvanttilaskentalla on ainutlaatuinen potentiaali muuttaa maailmaamme eniten. Kvanttilaskenta on osoittanut lupaavia todisteita heurististen laskelmien nopeuttamisesta uskomattomalla tavalla. Näin ollen kvanttilaskennan soveltaminen monimutkaisiin ratkaisuihin lääkkeiden ja materiaalien löytämisen, rahoituksen, autonomisten ajoneuvosovellusten, tekoälyn ja muiden alojen ongelmien ratkaisemiseksi vaikuttaa merkittävästi elämäämme. Erityisesti kvanttilaskenta voi suurentaa monien tekoälysovellusten vaikutuksia (sekä positiivisia että negatiivisia).
"Luulen, että tekoäly voi nopeuttaa kvanttilaskentaa, ja kvanttilaskenta voi nopeuttaa tekoälyä."
– Googlen toimitusjohtaja Sundar Pichai
Kun organisaatiot pyrkivät digitalisoitumaan, tulevien teknologiamuutosten pitäminen mielessä on ratkaisevan tärkeää paremman suunnittelun ja strategian kannalta. Näiden teknologisten edistysten ansiosta yritykset voivat saada todellista hyötyä kvanttilaskennasta. Tässä mielessä tutkitaan 10 asiaa, jotka sinun tulee olla tietoisia kvanttilaskennan ja tekoälyn maailmoista.
1. Kvanttilaskennan pääominaisuudet
Ns. klassisissa tietokoneissa bitit ohjelmoidaan tietoyksiköiksi, joiden arvot voivat olla ykkösiä ja nollia. Kvanttitietokoneissa tietoyksiköt ohjelmoidaan kvanttibiteillä.kubittien-joka voi edustaa ykköstä, nollaa tai sekä nollan että yhden yhdistelmää samanaikaisesti.
Hyvä analogia on valokytkin, joka klassisissa tietokoneissa voi olla päällä tai pois päältä. Kvanttitietokoneiden kubittien avulla kytkimellä voi olla mikä tahansa asentospektri päälle ja pois päältä samanaikaisesti. Kubittien fyysinen kyky tuo esiin kvanttilaskennan kaksi pääpiirrettä.
- superpositio. Tämä viittaa kubittien kykyyn olla sekä päällä että pois päältä samanaikaisesti tai jossain spektrissä näiden kahden välillä. Tämä tietoyksikköön leimautunut epävarmuus ja todennäköisyys tekee järjestelmästä tehokkaan tietyntyyppisten ongelmien ratkaisemisessa.
- Sotkeutuminen. Tämä on toisiinsa linkitettyjen kubittien kyky vaikuttaa toistensa riippumattomuuteen, vaikka ne olisivat fyysisesti erillisiä. Sellaisenaan, jos meillä on kaksi kubittia ja toisen sijaintia muutetaan, se vaikuttaa toiseen, vaikka kubitit olisi erotettu toisistaan. Tämä ominaisuus tarjoaa tehokkaan kyvyn siirtää tietoa uskomattoman suurilla nopeuksilla.
2. Nopeampi ja parempi
Kvanttitietokoneilla on neljä perusominaisuutta, jotka erottavat ne nykypäivän klassisista tietokoneista:
- Ensisijainen tekijöiden jakaminen hyödyntää moniulotteisia tiloja suurten ongelmatilojen tutkimiseen ja voi mullistaa salauksen.
- Optimointi ratkaisemalla suuria/monimutkaisia ongelmia ennennäkemättömällä nopeudella.
- Simulaatio, jossa kvanttitietokoneet mallintavat monimutkaisia ongelmia tehokkaasti.
- Kvanttitekoälyä paremmilla algoritmeilla, jotka ovat nopeampia ja tarkempia. IBM:n kvanttitutkimusryhmä on havainnut, että kubittien sotkeutuminen datan luokittelukokeen suorittaneeseen kvanttitietokoneeseen puolittaa virhesuhteen sotkeutumattomiin kubiteihin verrattuna.
Liiketoiminnan sovellukset ratkaisevat monimutkaisia ongelmia. Esimerkiksi:
- Lääkekehitys vaatii ainemolekyylien mallintamista, joka on tunnetusti vaikeaa, koska molekyylien atomit ovat vuorovaikutuksessa muiden atomien kanssa monimutkaisilla tavoilla. Kvanttitietokoneiden periytyvä takertumisominaisuus sopii tähän melko hyvin.
- Hyödynnä kvantti tekoälyä nopeuttamaan koulutusjärjestelmien, kuten autonomisten ajoneuvojen, harjoittelua ja tarkkuutta.
Rahoituspalveluista, lääkkeistä ja lääketieteellisistä tuotteista, terveydenhuollosta, energiasta, telekommunikaatiosta, mediasta, matkailusta, logistiikasta ja vakuutuksista muutamia mainitaksemme, on useita toimialoja, jotka kaikki hyötyvät merkittävästi kvanttilaskennasta.
3. Bias vahvistin
Kvanttilaskennan vahvistava vaikutus ylittää nopeuden ja tarkkuuden. Se korostaa myös AI/ML-malleissa esiintyvää sisäistä harhaa. Sellaisenaan sovellukset, jotka ovat alttiina algoritmiselle harhalle (esim. työllisyyden seulontatilassa, poliisitoiminnassa jne.), voivat tulla vieläkin haavemmiksi. Toisin sanoen kvanttilaskentalla voi olla suurentava negatiivinen sivuvaikutus, joka voi tehdä sellaisista sovelluksista liian riskialttiita, jotta ne voisivat käyttää poissa olevia erityisiä lieventäviä toimenpiteitä. Tämä on tahaton vaikutus, joka kaikkien tekoälyn/kvanttilaskennan parissa työskentelevien on tunnistettava ja otettava huomioon ratkaisuissaan.
4. Lisääntynyt algoritminen monimutkaisuus, läpinäkyvyys ja selitettävyys
Tekoälyn tämänhetkinen ydinongelma on sen läpinäkyvyyden ja selitettävyyden puute, varsinkin kun hyödynnetään monimutkaisia algoritmeja, kuten syväoppimista. Jos tekoälyjärjestelmää käytetään päätöksiin, jotka vaikuttavat suoraan elämään, kuten oikeussalin päätöksiin, yhteisöille myönnettäviin sosiaalisiin etuihin tai jopa päättämiseen, kuka saa lainaa ja millä korolla, on äärimmäisen tärkeää, että päätös voidaan sitoa konkreettisiin faktoihin. ovat käytännössä syrjimättömiä.
On ymmärrettävää, että kvanttilaskenta tällaisissa tekoälyjärjestelmissä lisää monimutkaisuutta, mikä korreloi haitallisesti läpinäkyvyyden ja selitettävyyden kanssa.
5. Uusi kryptografinen standardi
Tämän upean tekniikan keskeinen haittapuoli on sen kyky murtaa monia Internetin ja muiden kriittisten sovellusten suojaamiseen käytettyjä puolustuksia. Kvanttilaskenta on vakava uhka kyberturvallisuusjärjestelmille, joihin käytännössä kaikki yritykset luottavat. Suurin osa nykypäivän online-tilien salasanoista ja suojatuista tapahtumista ja viestinnästä on suojattu salausalgoritmeilla, kuten RSA tai SSL/TLS. Nykyinen standardi perustuu monimutkaisuuteen suurten lukujen laskemisessa alkuluvuiksi. Tämä on kuitenkin eräänlainen ongelma, jonka kvanttitietokoneet ratkaisevat erinomaisesti. Salasanan murtaminen nykyisten standardiemme mukaan kestäisi klassisella tietokoneella 100 vuotta, mutta se voidaan tehdä sekunneissa kvanttitietokoneella. Tämä vaikutus ulottuu henkilökohtaisten tilien salasanoja pidemmälle – se sisältää yksityisen viestinnän, yritystietojen ja jopa sotilassalaisuuksien paljastamisen. Tämän torjumiseksi Yhdysvaltain kansallinen standardi- ja teknologiainstituutti (NIST) johtaa maailmanlaajuista pyrkimystä löytää postkvanttisalausalgoritmeja, jotka ovat nopeita ja luotettavia. Dustin Moody, NIST-matemaatikko, joka työskentelee ponnistelun parissa, sanoi IBM:n salauskokouksessa, "Toivomme saavamme lopullisen version kokonaan valmiiksi ja julkaistavaksi vuoden 2024 tienoilla."
6. Ei korvaa nykyisiä tietokoneita
Klassiset tietokoneet ovat parempia joissakin tehtävissä kuin kvanttitietokoneet (sähköposti, laskentataulukot ja työpöytäjulkaisu muutamia sovelluksia mainitakseni). Kvanttitietokoneiden tarkoitus on olla erilainen työkalu erilaisten ongelmien ratkaisemiseen, ei korvata klassisia tietokoneita. Joten kyllä, meillä on vielä lähitulevaisuudessa tietokonejärjestelmiä sellaisena kuin sen tunnemme, tai versio siitä, kuten tällä hetkellä tunnemme.
7. Lähestymme valtavirtaa
Kvanttiteknologian läpimurto kiihtyy edelleen, investointeja virtaa sisään ja startup-yritykset kvanttilaskenta-avaruudessa lisääntyvät edelleen. Suuret teknologiayritykset, kuten Alibaba, Amazon, IBM, Google ja Microsoft, ovat jo käynnistäneet kaupallisia kvanttilaskennan pilvipalveluita.
Vaikka kvanttilaskenta käsitteenä on ollut olemassa 1980-luvun alusta lähtien, ensimmäinen todellinen todiste siitä, että kvanttitietokoneet pystyvät käsittelemään klassisille tietokoneille liian monimutkaisia ongelmia, saatiin vasta vuoden 2019 lopulla, kun Google ilmoitti, että sen kvanttitietokone oli ratkaissut tällaisen laskennan vasta 200:ssa. sekuntia. Goldman Sachs ilmoitti äskettäin, että se voi ottaa käyttöön kvanttialgoritmit rahoitusinstrumenttien hinnoitteluun jo viiden vuoden kuluttua. Honeywell ennakoi, että kvantti muodostaa 1 biljoonan dollarin teollisuuden tulevina vuosikymmeninä.
Aktiviteetin villitys viittaa siihen, että tietohallintopäälliköiden ja muiden johtajien tulisi alkaa muotoilla kvanttilaskentastrategioitaan erityisesti aloilla, kuten lääketeollisuudessa, joilla vaikutus olisi merkittävä.
8. Se ei ole aivan nurkan takana
Vaikka erilaisten kvanttilaskentajärjestelmien rakentamisessa on edistytty merkittävästi, emme ole lähelläkään sitä, että sellaista olisi jokaisessa organisaatiossa – saati jokaisessa kotitaloudessa. Satoja miljoonia dollareita keränneiden kvanttilaskennan startup-yritysten luottamiseen ei ole odotettavissa, että kvanttilaskentajärjestelmistä tulee jokapäiväinen standardi seuraavien viiden vuoden aikana. Tämä viive johtuu suurelta osin edelleen jatkuvista vaikeuksista, mukaan lukien vaikeudet suunnitella, rakentaa ja ohjelmoida kvanttilaskentajärjestelmiä, mukaan lukien kohina, viat, kvanttikoherenssin menetys ja tietysti kvanttilaskentajärjestelmiin liittyvä korkea hintalappu.
9. Tarvitaan puolijohdesiruja ja kykyjä
Pandemia toi merkittäviä muutoksia tapaamme elää, mukaan lukien kotityön normalisoituminen, toimitusketjun häiriöt ja epäilyttävät katseet kaikille, jotka yskivät lähelläsi. Se korosti myös puolijohdesirujen suurta kysyntää mutta vähäistä tarjontaa. Kysynnän kasvu on vaikuttanut kuluttajahintoihin merkittävästi teknisistä laitteista ajoneuvoihin. Kvanttitietokoneiden myötä kysyntä vain kasvaa entisestään, mikä vaikuttaa vastaavasti puolijohteiden saatavuuteen ja hintaan. Laitteiston toimitusrajoitusten lisäksi ei ole vielä läheskään tarpeeksi koulutettuja resursseja tukemaan kvanttilaskentajärjestelmiä ja koko talouden ekosysteemiä.
10. Tähän liittyvät kvanttilaskentaan liittyvät edistysaskeleet
Viime vuosina tietojenkäsittely on kehittynyt kahdella tavalla: läpimurto koneoppimisessa automaattisesti kokemuksen myötä kehittyvien algoritmien kehittämiseksi ja kvanttitietokoneiden tutkimus, jotka voivat teoriassa osoittautua tehokkaammiksi kuin mikään supertietokone.
- Kvanttimuisti. Tutkijat ovat luoneet ensimmäisen prototyypin laitteesta, joka tunnetaan nimellä a kvanttimuisti, joka saattaa auttaa yhdistämään molempien maailmojen parhaat puolet – yhdistämällä tekoälyn kvanttilaskentaan ennennäkemättömien ominaisuuksien saavuttamiseksi.
- Skaalautuvuus/kvantti sirulla. Kuvitteletko yhä suuren huoneen, joka on täynnä laitteita, puhtaan laadun monitoreja ja lämpötilan hallintaan omistautunutta henkilökuntaa, kun ajattelet kvanttilaskentaa? No, laita siihen salsaa ja anna minulle drinkki, koska viimeaikainen kehitys on nyt tehnyt niin kvanttilaskentaa sirulla. Työtä johti Cambridgessa toimiva kvanttiasiantuntija Riverlanesin työ New Yorkissa ja Lontoossa toimivan digitaalisen kvanttiyrityksen SEEQC:n kanssa. Kvanttilaskentasirussa on integroitu käyttöjärjestelmä työnkulun ja qubit-hallintaan.
Tämän uuden tietojenkäsittelyn aallon myötä tietohallintopäällikköillä ja johtajilla kaikilla toimialoilla on luottamusvelvollisuus ja ainutlaatuinen tilaisuus pitää sormensa uuden maailman määrittävän teknologian, kvanttilaskentaan, sykkeessä.
Vaikka kvanttilaskennan laaja omaksuminen ja sovellukset saattavat tuntua kaukaiselta, nyt on MSP:n ja muiden teknologiayritysten aika alkaa kouluttautua teknologiaan. Kun asiakkaat alkavat kuulla siitä enemmän – ja esittää kysymyksiä – haluat olla valmis antamaan vastaukset ja neuvoja oikeaan suuntaan, joka on räätälöity asiakkaallesi.
(C) COMPTIA
