งานแฮ็กกาธอนคอมพิวเตอร์ควอนตัมครั้งแรกของสหราชอาณาจักรท้าทายทีมนักศึกษาและนักวิทยาศาสตร์วัยทำงานให้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาควอนตัมแบบใหม่สำหรับปัญหาในชีวิตจริง
นักศึกษาวิจัยและนักวิทยาศาสตร์วัยทำงานจำนวน XNUMX ทีมเข้าแถวกันในปลายเดือนกรกฎาคมเพื่อแข่งขันในสหราชอาณาจักรเป็นทีมแรก แฮ็คกาธอนคอมพิวเตอร์ควอนตัม. จัดโดยศูนย์คอมพิวเตอร์ควอนตัมแห่งชาติ (กศน) ในความร่วมมือกับ ควอนท์เอ็กซ์งานนี้ท้าทายให้ทีมคิดค้นวิธีแก้ปัญหาควอนตัมแบบใหม่เพื่อแก้ไขปัญหาที่กำหนดโดยผู้ใช้ปลายทาง เช่น BT, NHS และ Rolls Royce
เมื่อสิ้นสุดกิจกรรมสองวัน หลายทีมได้เรียกใช้อัลกอริทึมของตนบนฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่จัดหาโดยพันธมิตรเทคโนโลยี IBM, Oxford Quantum Circuits และ AWS คนอื่นๆ ที่ได้พัฒนาโซลูชันที่เกินขีดความสามารถของโปรเซสเซอร์ควอนตัมในปัจจุบัน ได้ทำการทดสอบโซลูชันของตนบนเครื่องจำลองควอนตัม โดยมีผู้เชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมจากผู้ให้บริการเทคโนโลยีแต่ละรายคอยให้การสนับสนุนและคำแนะนำ “เราได้ตรวจสอบกับทีมงานตลอดทั้งงาน และช่วยเหลือในเรื่องโค้ดทางเทคนิคเพิ่มเติม” Frank Harkins จาก IBM กล่าว “บางคนมีวิสัยทัศน์ที่ดีว่าจะไปที่ไหนและจะใช้โค้ดอย่างไร ในขณะที่บางคนได้ช่วยเหลือในเรื่องทฤษฎีและอัลกอริธึมเล็กน้อย”
ที่ปรึกษาจากแต่ละองค์กรผู้ใช้ปลายทางยังทำงานร่วมกับทีมเพื่อเสนอความรู้โดเมนผู้เชี่ยวชาญ อธิบายบริบทของปัญหา และแนะนำแฮกเกอร์ไปสู่วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ความท้าทายที่กำหนดโดยโรลส์รอยซ์ ก็คือการคาดการณ์อายุการใช้งานของเครื่องยนต์ไอพ่นโดยอาศัยข้อมูลที่บันทึกไว้ระหว่างการปฏิบัติงาน “ก่อนอื่นเลย ฉันวางกรอบกรณีการใช้งาน และจากนั้นฉันก็แนะนำพวกเขาเกี่ยวกับการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัมเป็นแนวทางที่เป็นไปได้” จาร์เร็ตต์ สมอลลีย์ ที่ปรึกษา หนึ่งในผู้เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมของบริษัทให้ความเห็น “พวกเขาคิดค้นแนวทางใหม่ที่ผสมผสานแนวคิดที่มีอยู่เข้าด้วยกันในรูปแบบใหม่ และเป็นเรื่องที่ยอดเยี่ยมมากที่ได้เห็นมันพัฒนาจากความว่างเปล่าไปสู่รูปแบบการทำงานในเวลาเพียงสองวัน”
ปัญหาอีกประการหนึ่งที่กำหนดโดย NHS ท้าทายให้แฮกเกอร์คิดกลยุทธ์ในการจัดสรรผู้ป่วยไปที่เตียง ขณะเดียวกันก็คำนึงถึงข้อจำกัดต่างๆ ด้วย “นี่เป็นปัญหาที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง ซึ่งโดยปกติแล้วจะแก้ไขโดยคนในพื้นที่ที่มีความรู้ในขอบเขตมาก” ที่ปรึกษา Dan Schofield นักวิทยาศาสตร์ข้อมูลอาวุโสภายใน NHS Transformation Directorate อธิบาย “เราอาจเหลือขั้นตอนอีกไม่กี่ขั้นตอนในการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมใน NHS แต่ก็น่าสนใจมากที่ได้ทราบว่าแนวทางควอนตัมสามารถแก้ไขปัญหาประเภทที่เรากำลังพิจารณาอยู่ได้อย่างไร”
Hackathon เป็นกิจกรรมเชิงปฏิบัติครั้งแรกที่จัดขึ้นโดย NQCC เพื่อรวบรวมนักพัฒนาควอนตัม ผู้ใช้ปลายทาง และผู้ให้บริการเทคโนโลยีมารวมตัวกันเพื่อแก้ไขปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริง ในเดือนพฤษภาคม 2022 นั้น เปิดตัวโปรแกรมค้นหาแอปพลิเคชัน SparQซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ผู้ใช้มีโอกาสทดลองใช้อัลกอริธึมควอนตัมและฮาร์ดแวร์เพื่อจัดการกับกรณีการใช้งานที่เกี่ยวข้องภายในภาคส่วนของตน “มันเป็นเรื่องของการเติบโตของชุมชนผู้ใช้สำหรับการประมวลผลควอนตัม” Michael Cuthbert ผู้อำนวยการ NQCC กล่าว “ไม่มีอะไรที่เหมือนกับการรันโค้ดด้วยตัวเองและรันมันบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริง เพื่อมีส่วนร่วมกับเทคโนโลยีและเข้าใจความสามารถของมัน”
[เนื้อหาฝัง]
Cuthbert ได้รับการสนับสนุนจากระดับความสนใจและความมุ่งมั่นในการแข่งขันแฮ็กกาธอน “เราสมัครรับข้อมูลสถานที่ต่างๆ มากเกินไป และเราได้รับการสนับสนุนที่ยอดเยี่ยมจากพันธมิตรในอุตสาหกรรมและผู้ให้บริการเทคโนโลยีควอนตัม” เขากล่าว “ทีมแฮ็กเกอร์มีส่วนร่วมและกระตือรือร้นอย่างไม่น่าเชื่อ – บางคนทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาของพวกเขาอย่างดีในตอนกลางคืน – และพวกเขาก็ทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งเพื่อให้ได้วิธีแก้ปัญหาที่น่าประทับใจในระยะเวลาอันสั้น”
สำหรับนักศึกษาและนักวิจัยที่รวมตัวกันเป็นทีม Hackathon นำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับข้อได้เปรียบที่อัลกอริธึมควอนตัมระยะสั้นอาจนำเสนอสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม มาเรีย วิโอลาริส นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด กำลังทำงานเกี่ยวกับปัญหาการไล่ตามและหลบเลี่ยงที่กำหนดโดยบริษัทป้องกันประเทศ MBDA ทีมงานของเธอพยายามฝึกโครงข่ายประสาทเทียมควอนตัมเพื่อสร้างกลยุทธ์ที่ดีที่สุดสำหรับผู้ไล่ล่า ("สัตว์ประหลาด") เพื่อไปให้ถึงเป้าหมาย ("เจ้าหญิง") ในเวลาที่เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งเป็นปัญหาที่เกี่ยวข้องไม่เพียงแต่ ภาคการป้องกันประเทศ แต่ยังรวมไปถึงการใช้งานอื่นๆ เช่น การควบคุมการจราจรหรือระบบรักษาความปลอดภัยในพิพิธภัณฑ์และหอศิลป์
“เป็นเรื่องดีจริงๆ ที่มีเวลาสองวันเพื่อให้คุณมีสมาธิอย่างเต็มที่กับโปรเจ็กต์เดียว และนำกรณีการใช้งานกลับมาเชื่อมต่อกับอัลกอริธึมควอนตัมที่สามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาได้” Violaris ให้ความเห็น “เรามีความก้าวหน้าไปมากในช่วงเวลาที่สั้น และเราสร้างผลลัพธ์ที่น่าหวังเมื่อเราทดสอบอัลกอริทึมทั้งในเครื่องจำลองควอนตัมและบนโปรเซสเซอร์ควอนตัมจริง มันเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการเร่งการเรียนรู้”
ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วดังกล่าวส่วนหนึ่งเกิดขึ้นได้จากแนวทางการคัดเลือกทีมที่มีโครงสร้าง Chiara Decaroli จาก NQCC ซึ่งรับผิดชอบในการจัดงานดังกล่าว อธิบายว่าผู้ที่มีแนวโน้มจะเป็นแฮ็กเกอร์ถูกขอให้ระบุระดับทักษะของตนตลอดจนประสบการณ์ก่อนหน้าในการเขียนโปรแกรมควอนตัม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสมัคร “เราสร้างทีมที่มีผู้คนจากสาขาวิชาที่แตกต่างกันและมีชุดทักษะที่หลากหลาย รวมถึงผู้เริ่มต้นในสาขาควอนตัมที่รู้วิธีสร้างอัลกอริทึมหรือแบบจำลอง” เธออธิบาย “ทีมงานระบุได้อย่างรวดเร็วว่าทีมใดมีความเชี่ยวชาญในการปฏิบัติงานแต่ละงาน และนั่นส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ที่พวกเขาผลิตได้ในระยะเวลาอันสั้น”
นักศึกษาปริญญาโท Eden Schirman จาก Imperial College London รู้สึกถึงประโยชน์ของแนวทางดังกล่าวอย่างแน่นอน เขาได้รับมอบหมายให้เป็นทีมที่ทำงานร่วมกับทาเลสเพื่อพัฒนาอัลกอริธึมควอนตัมสำหรับการตรวจจับความผิดปกติในข้อมูลโซนาร์ที่บันทึกโดยเรือดำน้ำ ซึ่งอาจสร้างขึ้นโดยเรือดำน้ำของศัตรูหรือขีปนาวุธที่มีลายเซ็นที่ไม่รู้จัก “ในตอนแรก ผมขอเข้าร่วมทีมร่วมกับคนอื่นๆ จากอิมพีเรียล แต่เป็นการตัดสินใจที่ชาญฉลาดที่จะรวมทีมเข้าด้วยกัน” เขากล่าว “เป็นเรื่องดีที่ได้ร่วมงานกับผู้คนใหม่ๆ รับฟังแนวคิดใหม่ๆ และทำงานกับอัลกอริธึมควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยของฉันแต่ไม่เหมือนเดิม มันทำให้ฉันเปิดรับทิศทางใหม่ในการพัฒนาอัลกอริธึมควอนตัม”
Schirman ยังให้ความสำคัญกับข้อมูลจาก THALES และผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคจาก IBM อีกด้วย “ที่ปรึกษาในอุตสาหกรรมของเราบอกเราเกี่ยวกับกรณีการใช้งานและข้อมูล ตลอดจนการใช้งานและอัลกอริธึมแบบคลาสสิกที่โดยทั่วไปใช้ ในขณะที่ผู้เชี่ยวชาญสองคนจาก IBM ช่วยเหลือเราตลอดทั้งกิจกรรมด้วยการใช้งานและแนวคิดใหม่ๆ สำหรับอัลกอริธึมควอนตัม การเข้าถึงความรู้นั้นและได้รับมุมมองที่แตกต่างออกไปเป็นประโยชน์มาก”
ในช่วงท้ายของแฮ็กกาธอน เพียง 30 ชั่วโมงหลังจากเริ่มต้นวันก่อนหน้า ทีมงานได้นำเสนอวิธีแก้ปัญหาของตนแก่ผู้เข้าร่วมคนอื่นๆ ทั้งหมด เช่นเดียวกับคณะกรรมการตัดสินที่ประกอบด้วย Cuthbert, Decaroli และผู้เชี่ยวชาญด้านควอนตัมจากทั้งภาคอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษา “การนำเสนอทั้งหมดน่าทึ่งมาก” เดคาโรลีกล่าว “เกณฑ์สำหรับเราผู้ตัดสินคือการดูความคิดสร้างสรรค์ของโซลูชัน ไม่ว่าทีมได้ตรวจสอบความสามารถในการปรับขนาดของแนวทางของพวกเขาไปยังเครื่องควอนตัมที่ทรงพลังกว่าหรือไม่ และพวกเขานำเสนอผลลัพธ์และตอบคำถามได้ดีเพียงใด”
ทีมที่ชนะซึ่งตั้งชื่อตัวเองว่า Quassian ได้ทำงานร่วมกับ MDBA เกี่ยวกับวิธีการเรียนรู้ของเครื่องควอนตัมเพื่อเร่งการจำลองที่ซับซ้อนในวิศวกรรมการบินและอวกาศ กลุ่มบริษัทโรลส์รอยซ์ที่ได้รับคำแนะนำจากสมอลลีย์มาเป็นอันดับสอง ในขณะที่กลุ่มที่สามเป็นทีมที่ได้รับการสนับสนุนจากบีที ซึ่งทดสอบวิธีการควอนตัมและคลาสสิกต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเสาอากาศอาร์เรย์ 2 มิติ “การนำเสนอทั้งหมดแสดงให้เห็นถึงการทำงาน ความมุ่งมั่น และความกระตือรือร้นอย่างมากในช่วงสองสามวันที่ผ่านมา” Cuthbert ให้ความเห็น ก่อนที่จะมอบรางวัลให้กับทีมที่ชนะ “คุณได้รู้จักเพื่อนและผู้ติดต่อที่จะอยู่กับคุณไปตลอดชีวิตการทำงานของคุณ และฉันหวังว่านี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการมีส่วนร่วมกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมและ NQCC”
ความสำเร็จของกิจกรรมปูทางไปสู่แฮ็กกาธอนในอนาคต โดยส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่ภาคอุตสาหกรรมเฉพาะเพื่อส่งเสริมให้ผู้ประกอบวิชาชีพตั้งแต่เริ่มต้นเข้ามามีส่วนร่วมมากขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยให้ทีม NQCC มีจุดเริ่มต้นที่เป็นประโยชน์สำหรับการมีส่วนร่วมอย่างต่อเนื่องกับระบบนิเวศควอนตัมที่กำลังเติบโตของสหราชอาณาจักร “แฮ็กกาธอนได้รวบรวมองค์ประกอบสำคัญทั้งหมดของ SparQ ไว้แต่ในระดับที่เล็กกว่า” เดคาโรลีกล่าว “เราสามารถขยายเทมเพลตแฮ็กกาธอนนี้ไปยังโครงการระยะยาว ซึ่งนักพัฒนาควอนตัม ผู้ใช้ปลายทาง และผู้ให้บริการเทคโนโลยีสามารถทำงานร่วมกันเพื่อพัฒนาโซลูชันที่ซับซ้อนมากขึ้น และทดสอบพวกเขาบนแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์หลายตัว”
