Μπορεί η Κβαντική Πληροφορική να Επηρεάσει τις Εφαρμογές της Τεχνητής Νοημοσύνης?

Η Κβαντική Πληροφορική (Quantum Computing) είναι ένας πρωτοποριακός τομέας που αξιοποιεί τις αρχές της κβαντικής μηχανικής για την επεξεργασία πληροφοριών. Αυτός ο συναρπαστικός κλάδος έχει την δυνατότητα να φέρει την επανάσταση στον κόσμο της τεχνολογίας και της επιστήμης. Οι κβαντικοί υπολογιστές αξιοποιούν τις εκπληκτικές ιδιότητες των κβαντικών bit ή των qubits, όπως η υπέρθεση και η εμπλοκή. Με την βοήθειά τους έχουν τη δυνατότητα να ξεπεράσουν τους περιορισμούς των παραδοσιακών υπολογιστών. Κατ’ αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνουν πρωτοφανή ταχύτητα, απόδοση και ακρίβεια.

Σε σύγκριση με τους κλασσικούς υπολογιστές που λειτουργούν με γραμμικό τρόπο, ο κβαντικός υπολογιστής λειτουργεί σε ένα θεμελιωδώς διαφορετικό επίπεδο. Αυτή η θεμελιώδης διαφορά επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να αντιμετωπίζουν πολύπλοκους υπολογισμούς και αλγόριθμους ραγδαία, γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Κατά συνέπεια, η εμφάνιση των κβαντικών υπολογιστών ανοίγει το δρόμο για μετασχηματιστικές εξελίξεις σε διάφορους τομείς. Εξαιρετικό παράδειγμα είναι ο τομέα της τεχνητής νοημοσύνης (AI).

Τι είναι η Κβαντική Πληροφορική (Quantum Computing) ?

Ας διερευνήσουμε την έννοια της Κβαντικής Πληροφορικής μέσω μιας αναλογίας. Φανταστείτε ότι έχετε μια μεγάλη βιβλιοθήκη και προσπαθείτε να βρείτε ένα συγκεκριμένο βιβλίο. Στην παραδοσιακή πληροφορική, θα αναζητούσατε το βιβλίο εξετάζοντας κάθε ράφι. Έπειτα θα ψάχνατε το κάθε βιβλίο ένα προς ένα μέχρι να βρείτε το συγκεκριμένο βιβλίο που αναζητάτε. Αυτή η γραμμική προσέγγιση μπορεί να είναι χρονοβόρα και αναποτελεσματική. Ειδικά αν το βιβλίο που αναζητάτε βρίσκεται στο πιο απομακρυσμένο μέρος της βιβλιοθήκης.

Όταν όμως χρησιμοποιείτε κβαντικούς υπολογιστές, μπορείτε να φανταστείτε ότι κάθε βιβλίο στη βιβλιοθήκη αντιπροσωπεύει μια διαφορετική δυνατότητα ή λύση. Αντί να ψάχνει γραμμικά, ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να εξερευνήσει όλα τα βιβλία ταυτόχρονα, χάρη στην έννοια της υπέρθεσης. Μπορεί να εξετάσει όλες τις πιθανές διαδρομές ταυτόχρονα και να εντοπίσει αμέσως τη θέση του επιθυμητού βιβλίου.

Η Κβαντική Πληροφορική (Quantum Computing) χρησιμοποιεί qubits, τα οποία μπορούν να υπολογίσουν πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα, συνδυάζοντας και το 0 και το 1. Αυτό επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν παράλληλους υπολογισμούς και να αναλύουν έναν τεράστιο αριθμό δυνατοτήτων. Όλα αυτά σε ένα κλάσμα του χρόνου που θα χρειάζονταν οι κλασικοί υπολογιστές για να πετύχουν το ίδιο αποτέλεσμα.

Επιπτώσεις στην Τεχνητή Νοημοσύνη

Είδαμε ότι η Κβαντική Πληροφορική (Quantum Computing) χρησιμοποιείται σε πολλαπλές περιπτώσεις από όλους τους σύγχρονους κλάδους των επιχειρήσεων. Αυτός ο νέος κλάδος έχει βοηθήσει επιχειρήσεις απ’ όλον τον κόσμο στην επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων. Δείτε μερικά παραδείγματα χρήσης της Κβαντικής Πληροφορικής παρακάτω.

Διαχείριση της Κυκλοφορίας

Φανταστείτε ένα ασθενοφόρο να βιάζεται να φτάσει στο νοσοκομείο, μεταφέροντας έναν βαριά άρρωστο ασθενή, στις ώρες αιχμής. Κάθε στιγμή που περνάει θα μπορούσε να είναι και η τελευταία για τον ασθενή. Ο οδηγός πρέπει επειγόντως να βρει την γρηγορότερη διαδρομή με την μικρότερη κίνηση για να εξασφαλίσει ένα γρήγορο και αποτελεσματικό ταξίδι. Οι παραδοσιακοί υπολογιστές αναλύουν τις συνθήκες κάθε διαδρομής διαδοχικά την μία μετά την άλλη. Ένας κβαντικός υπολογιστής όμως διαθέτει την εκπληκτική ικανότητα να αξιολογεί ταυτόχρονα όλες τις πιθανές διαδρομές. Αυτό του επιτρέπει να προσδιορίσει γρηγορότερα την καλύτερη λύση του προβλήματος.

Ιατρική Φροντίδα

Όταν πρόκειται για την θεραπείας ενός βαριά πάσχον ασθενή με περίπλοκη πάθηση, τα νοσοκομεία συχνά καλούν ιατρικό συμβούλιο. Αυτό περιλαμβάνει ειδικούς από διάφορους τομείς. Αυτοί οι ειδικοί συνεργάζονται για να εξερευνήσουν διαφορετικά είδη θεραπείας και να βρουν την πιο αποτελεσματική λύση. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση μπορεί να είναι χρονοβόρα και να επιβραδύνει τη λήψη σημαντικών αποφάσεων. Ο κβαντικός υπολογισμός όμως έχει τη δυνατότητα να φέρει την επανάσταση και να επιταχύνει την διαδικασία αισθητά.

Εισάγοντας διάφορες πιθανότητες σε έναν κβαντικό υπολογιστή και παρέχοντάς του ιστορικά δεδομένα που αντιστοιχούν σε παρόμοιες ιατρικές καταστάσεις, ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να αξιολογήσει γρηγορότερα την πιθανή αποτελεσματικότητα κάθε προσέγγισης και να βρει την καλύτερη λύση. Αυτό το κβαντικό πλεονέκτημα δίνει στους ιατρούς πολύτιμες γνώσεις σε πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα.

Μηχανική Μάθηση

Η Κβαντική Πληροφορική (Quantum Computing) προσφέρει το καταλληλότερο υπόβαθρο για τη μηχανική μάθηση παρέχοντας τα σωστά δεδομένα γρηγορότερα. Η μηχανική μάθηση αφορά τους υπολογιστές που μαθαίνουν από δεδομένα και είναι σε θέση να δημιουργούν ή και να κατανοούν μοτίβα, όπως ακριβώς κάνει ο ανθρώπινος εγκέφαλος.

Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις, η μηχανική μάθηση περιορίζεται από τον πολύ αργό ρυθμό με τον οποίο παρέχονται τα δεδομένα και την κακή τους ποιότητα. Ο κβαντικός υπολογιστής προσφέρει την λύση για άλλη μια φορά. Πιο συγκεκριμένα ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να συλλέξει τεράστιους όγκους δεδομένων γρηγορότερα και να τα προσφέρει στην μηχανική μάθηση.

Κρυπτογραφία και Ασφάλεια

Η κρυπτογραφία και η ασφάλεια αφορούν την προστασία των δεδομένων από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Η κβαντική πληροφορική (Quantum Computing) μπορεί να οδηγήσει την κρυπτογράφηση και την ασφάλεια σε άλλο επίπεδο. Με την χρήση της κβαντικής πληροφορικής η μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση σε οποιαδήποτε δεδομένα θα γίνει δυσκολότερη από ποτέ. Ωστόσο, υπάρχουν δύο τρόποι ερμηνείας του ρόλο των κβαντικών υπολογιστών στην κρυπτογραφία και την ασφάλεια. Μια άποψη είναι ότι ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να χρησιμοποιήσει qubits για να προβλέψει όλους τους πιθανούς τρόπους παραβίασης δεδομένων και να παρέχει τα κατάλληλα δεδομένα για την ενίσχυση της ασφάλειας των πληροφοριών. Η αντίθετη άποψη, είναι ότι η χρήση ενός κβαντικού υπολογιστή μπορεί επίσης να έχει και ανεπιθύμητα αποτελέσματα. Κλασικό παράδειγμα είναι όταν χρησιμοποιηθεί από χάκερ για να υπολογίσει γρήγορα τους διάφορους πιθανούς τρόπους παραβίασης ενός διακομιστή που εμπεριέχει εμπιστευτικά δεδομένα.

Κριτική

Παρόλα τα πολλαπλά πλεονεκτήματα που μπορεί να προσφέρει η κβαντική πληροφορική (Quantum Computing), υπάρχουν και μερικά μειονεκτήματα. Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι κακή ιδέα. Σημαίνει απλώς ότι πρώτα πρέπει να προσδιορίσουμε πιο μέρος της αφήγησης είναι διαφημιστική καμπάνια και πιο είναι πραγματικότητα. Ακολουθούν ορισμένα χαρακτηρισστικά των κβαντικών υπολογιστών που ανατρέπουν την διαφημιστική τους εκστρατεία.

Χαρακτηριστικά των Κβαντικών Υπολογιστών

• Η κβαντική πληροφορική (Quantum Computing) είναι δαπανηρή λόγο του οποίου και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το μεγαλύτερο μέρος των εταιρειών παγκοσμίως. Οι περισσότερες εταιρείες και οργανισμοί δεν έχουν αρκετά μεγάλους και σταθερούς προϋπολογισμούς για να χρησιμοποιούν την κβαντική πληροφορική. Ένα στούντιο κβαντικών υπολογιστών μοιάζει με τα δωμάτια υπολογιστών της εποχής που οι υπολογιστές μόλις είχαν ξεκινήσει. Παλιά οι υπολογιστές ήταν τεράστιοι, ακριβοί και απαιτούσαν συντήρηση. Το μεγαλύτερο μέρος των εταιρειών και οργανισμών παγκοσμίως δεν μπορεί να συντηρήσει αυτό το κόστος.
• Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικοί από τους παραδοσιακούς υπολογιστές, αλλά είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι στο θόρυβο και δεδομένα. Αυτό σημαίνει ότι τα δεδομένα που τροφοδοτούνται στον κβαντικό υπολογιστή πρέπει να αντιστοιχούν επακριβώς με την αλήθεια και να είναι σε μορφή που να τα αποδέχεται. Οτιδήποτε διαφορετικό από τα παραπάνω θα δημιουργήσει σφάλματα και λανθασμένα αποτελέσματα. Η διόρθωση των σφαλμάτων ήταν μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις κατά την χρήση των κβαντικών υπολογιστών. Τα σφάλματα που δημιουργεί όταν δεν μπορεί να επεξεργαστεί τον θόρυβο είναι εξαιρετικά περίπλοκα και χρονοβόρα για να διορθωθούν.
• Οι ανησυχίες σχετικά με την κακή χρήση των κβαντικών υπολογιστών είναι τεράστιες. Παρ’ όλους τους περιορισμούς του, ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να σπάσει τις πιο περίπλοκες κρυπτογραφήσεις. Σκεφτείτε τι καταστροφικές συνέπειες θα είχε η χρήση ενός κβαντικού υπολογιστή από κακοπροαίρετους χάκερς. Υπάρχουν ορισμένες χώρες οι οποίες ήδη προσπαθούν να αποκτήσουν το πλεονέκτημα σε αυτόν τον κλάδο. Ο Πρόεδρος Joe Biden των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής υπέγραψε τον νόμο Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act (Πράξη ετοιμότητας για την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο της κβαντικής πληροφορικής) για να επιτρέψει στο Γραφείο Διαχείρισης και Προϋπολογισμού (Office of Management and Budget – OMB) να υιοθετήσει την κβαντική πληροφορική (Quantum Computing) . Αλλά αυτό δεν είναι πιθανό να συμβεί σε όλες τις χώρες λόγο του τεράστιου κόστους. Αυτή η ανισότητα δημιουργεί πρόβλημα ανάμεσα στα έθνη.

Συμπέρασμα

Η κβαντική πληροφορική (Quantum Computing) κρύβει μεγάλες προοπτικές για το μέλλον. Αυτός ο κλάδος προβλέπεται να κάνει σπουδαία πράγματα, όπως προκύπτει από τις διάφορες περιπτώσεις χρήσης που βλέπουμε μέχρι σήμερα. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα. Εξαιρετικό παράδειγμα αυτών είναι το τεράστιο κόστος, η συντήρηση και η προσιτότητα. Να μην ξεχνάμε βέβαια την διαθεσιμότητα των δεδομένων και το ζήτημα της ηθικής χρήσης αυτών των υπολογιστών. Από αυτή τη λίστας, η διαθεσιμότητα δεδομένων και η ηθική φαίνεται να είναι οι μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει η τεχνολογία. Καθώς το κόστος αναμένεται να μειωθεί με την πάροδο του χρόνου. Ορισμένες χώρες προηγούνται όσον αφορά την επιτάχυνση της ανάπτυξης της κβαντικής πληροφορικής αλλά δεν υπάρχει καμία εγγύηση ή πλαίσιο ότι αυτές οι χώρες δεν θα χρησιμοποιήσουν την κβαντική πληροφορική με τρόπους που είναι επιζήμιοι για άλλες χώρες.