Quantum computing a AI: czy może wpłynąć na sztuczną inteligencję?

Obliczenia kwantowe to przełomowa dziedzina wykorzystująca mechanikę kwantową do przetwarzania informacji. Ma ogromny potencjał do zrewolucjonizowania świata technologii i nauki.

Wykorzystując niezwykłe właściwości kubitów, takie jak superpozycja i splątanie kwantowe, komputery kwantowe mają zdolność przekraczania ograniczeń tradycyjnych systemów komputerowych. Oferują niespotykaną dotąd szybkość, efektywność i precyzję.

W porównaniu do klasycznych komputerów działających w sposób liniowy, kwantowe obliczenia działają na zupełnie innym poziomie. Ta fundamentalna różnica pozwala komputerom kwantowym na rozwiązywanie skomplikowanych obliczeń i algorytmów znacznie szybciej i z większą precyzją.

W konsekwencji pojawienie się kwantowych obliczeń toruje drogę do przełomowych postępów w różnych dziedzinach, zwłaszcza w obszarze sztucznej inteligencji (AI – artificial intelligence).

Czym jest quantum computing?

Quantum computing to rewolucyjna technologia, która odmienia sposób przetwarzania informacji. Aby zrozumieć tę koncepcję, posłużmy się analogią.

Wyobraź sobie, że masz ogromną bibliotekę i musisz znaleźć konkretną książkę. W tradycyjnym podejściu komputerowym szukałbyś jej, przeglądając każdą półkę i publikację po kolei. To czasochłonny i nieefektywny proces, zwłaszcza jeśli poszukiwana książka znajduje się na końcu biblioteki.

Quantum computing działa zupełnie inaczej. Wyobraź sobie, że każda pozycja w bibliotece reprezentuje inną możliwość lub rozwiązanie.

Komputer kwantowy (ang. quantum computer) dzięki koncepcji superpozycji może jednocześnie przeszukać wszystkie książki. Rozważa wszystkie możliwe ścieżki naraz i natychmiast identyfikuje lokalizację poszukiwanego dzieła.

Jak działa komputer kwantowy?

Komputery kwantowe to maszyny (ang. quantum computers are machines), które wykorzystują bardziej wydajne algorytmy niż klasyczne komputery. Działają na zupełnie innym systemie – zamiast mikroelektroniki, używają mechaniki kwantowej. W zwykłych komputerach bity mogą przyjmować jedynie dwie wartości: 0 lub 1. Natomiast komputery kwantowe rozpoznają wartości pośrednie między tymi stanami.

Kluczową rolę w obliczeniach kwantowych odgrywają kubity, które mogą reprezentować wiele stanów jednocześnie. Umożliwia to komputerom kwantowym wykonywanie obliczeń równolegle oraz pozwala na analizowanie ogromnej liczby możliwości w bardzo krótkim czasie.

W przeciwieństwie do tradycyjnych komputerów, wersje kwantowe nie znajdują zastosowania w życiu codziennym. Ze zwykłymi zadaniami świetnie radzą sobie nasze domowe laptopy i sprzęty stacjonarne.

Wpływ na sztuczną inteligencję

Jak już wspomnieliśmy, obliczanie kwantowe ma wiele zastosowań w różnych branżach. Już teraz pomaga rozwiązywać złożone problemy.

Coraz więcej firm rozwija nowoczesne technologie takie jak quantum computing, AI i uczenie maszynowe w celu rozwoju swoich usług (ang. development of services).

Oto kilka przykładów takich zastosowań.

Zarządzanie ruchem

Wyobraź sobie karetkę pędzącą przez ruch uliczny w godzinach szczytu, przewożącą krytycznie chorego pacjenta. Każda chwila jest na wagę złota. Kierowca musi szybko znaleźć najmniej zatłoczone trasy, aby zapewnić sprawny i szybki przejazd.

W tradycyjnym podejściu komputery analizują warunki drogowe kolejno, co jest dość czasochłonne. Natomiast obliczenia kwantowe pozwalają na jednoczesną ocenę wszystkich potencjalnych tras. Dzięki temu system może szybko wybrać optymalną drogę.

Oprogramowanie komputerów kwantowych (ang. software of quantum computers) jest w takich sytuacjach nieocenione. Pozwala na błyskawiczne przetwarzanie danych i natychmiastowe znalezienie najlepszego rozwiązania, co jest kluczowe w krytycznych momentach.

Opieka medyczna

W leczeniu krytycznie chorych pacjentów ze złożonymi schorzeniami, szpitale często zwołują konsylium medyczne, w którym uczestniczą specjaliści z różnych dziedzin.

Eksperci współpracują, aby znaleźć najlepsze opcje leczenia. Tradycyjne podejście bywa jednak czasochłonne, co może opóźniać proces podejmowania decyzji.

Obliczanie kwantowe ma potencjał (ang. potential), aby zrewolucjonizować ten proces.

Gdy lekarz wprowadzi różne możliwości terapeutyczne do systemu oraz dostarczy dane historyczne dotyczące podobnych przypadków medycznych, komputer kwantowy (ang. quantum computer) szybko oceni skuteczność każdej metody i zaproponuje optymalne rozwiązania.

Dzięki temu pracownicy ochrony zdrowia zyskują cenne informacje w znacznie krótszym czasie, co może znacząco poprawić wyniki leczenia i skrócić czas potrzebny na podjęcie decyzji. (Przeczytaj również: 9 zastosowań generatywnej AI w opiece zdrowotnej)

Uczenie maszynowe

Obliczanie kwantowe może stanowić idealną platformę dla uczenia maszynowego (ang. machine learning). Jest w stanie znacznie przyspieszyć dostarczanie danych.

Uczenie maszynowe polega na tym, że komputery uczą się (ang. learn) na podstawie danych i są w stanie tworzyć lub rozpoznawać wzorce, podobnie jak ludzki mózg.

Tradycyjne podejścia do uczenia maszynowego często ogranicza niska jakość danych i wolne tempo ich dostępności.

Komputery kwantowe mogą przetwarzać dużą ilość danych w bardzo krótkim czasie, co pozwala dostarczyć je algorytmom (ang. algorithms) uczenia maszynowego znacznie szybciej. Dzięki temu proces uczenia staje się bardziej efektywny i precyzyjny.

Kryptografia i bezpieczeństwo

Kryptografia i bezpieczeństwo polegają na zabezpieczeniu danych przed nieautoryzowanym dostępem. Quantum computing może wynieść te dziedziny na nowy poziom i sprawić, że nieautoryzowany dostęp do danych staje się znacznie trudniejszy.

Rola obliczeń kwantowych (ang. the role of quantum computing) w kryptografii i bezpieczeństwie może być postrzegana na dwa sposoby.

Z jednej strony, quantum computing używa kubitów do obliczania wszystkich możliwych prób naruszenia danych, co pozwala na skuteczniejsze wzmocnienie zabezpieczeń.

Z drugiej strony, może być również wykorzystywane przez hakerów do szybkiego obliczania różnych sposobów naruszenia serwerów zawierających bardzo poufne dane.

Obia aspekty tej technologii wymagają więc szczególnej uwagi i rozwagi w jej zastosowaniu.

Krytyka

Pomimo ogromnych korzyści, jakie może przynieść quantum AI, istnieją również poważne wady. Nie oznacza to, że jest to zły pomysł, ale warto zidentyfikować, ile z obietnic to rzeczywiste korzyści, a ile to jedynie hype.

• Obliczanie kwantowe jest niezwykle kosztowne i pozostaje poza zasięgiem wielu organizacji bez dużych, trwałych budżetów. Infrastruktura do quantum computing przypomina komputery z początków informatyki – ogromne, drogie i wymagające intensywnej konserwacji. Nie każda organizacja może sobie na to pozwolić, co ogranicza dostępność tej technologii.
• Obliczanie kwantowe, choć potencjalnie bardziej efektywne, jest niezwykle wrażliwe na szumy i błędy w danych. Dane muszą być dokładne i w odpowiednim formacie – inaczej system generuje błędy. Ich korekcja jest jednym z największych wyzwań w dziedzinie quantum computing, a proces naprawiania błędów jest skomplikowany i czasochłonny.
• Dodatkowo, istnieją poważne obawy dotyczące potencjalnego niewłaściwego wykorzystania obliczeń kwantowych. Quantum computing ma zdolność łamania najtrudniejszych szyfrów, co stwarza ogromne ryzyko, gdyby technologia ta wpadła w ręce osób o złych intencjach. Konsekwencje mogą być katastrofalne, zwłaszcza w kontekście cyberbezpieczeństwa. W odpowiedzi na te zagrożenia, kraje starają się zdobyć przewagę w tej dziedzinie. Na przykład, prezydent Joe Biden podpisał Ustawę o Przygotowaniu Cyberbezpieczeństwa Obliczeń Kwantowych. Dzięki niej, Biuro Zarządzania i Budżetu (OMB) zyska możliwość wprowadzenia tej technologii. Jednak nie wszystkie państwa są w stanie wdrożyć ją w jednolity sposób, co prowadzi do nierówności i potencjalnych konfliktów międzynarodowych.

Wszystkie te kwestie pokazują, że quantum computing, mimo swoich obietnic, stoi przed wieloma wyzwaniami. Warto zrozumieć zarówno potencjał, jak i ograniczenia tej technologii, zanim zainwestuje się w nią środki finansowe.

Podsumowanie

Obliczanie kwantowe i sztuczna inteligencja (ang. the quantum computing and AI) to obiecujące technologie, które mają potencjał zrealizować wielkie osiągnięcia.

Przykłady zastosowań pokazują ich ogromne możliwości. Jednak nadal istnieją problemy związane z kosztami, utrzymaniem, dostępnością danych oraz kwestiami etycznymi.

Ze wszystkich wymienionych aspektów, dostępność danych i etyka wydają się największymi wyzwaniami dla tej technologii. Koszty prawdopodobnie będą się zmniejszać z czasem, jednak dostęp do odpowiednich danych i kwestie etyczne pozostaną kluczowe.

Niektóre kraje przodują w przyspieszaniu rozwoju obliczeń kwantowych. Brakuje jednak gwarancji i ram prawnych, które zapewniłyby, że quantum computing nie będzie wykorzystywany w sposób szkodliwy dla innych narodów.

Nowoczesne technologie mają ogromny potencjał, ale ich rozwój musi być monitorowany i regulowany, aby uniknąć negatywnych konsekwencji.