В 1990-х годах профессор физики Уичитского государственного университета Элизабет Берман работала над объединением квантовой физики с искусственным интеллектом.
Тогда это была индивидуальная наука. Она хотела создать нейронные сети. Даже публикация была проблемой, поскольку ее работа была слишком радикальной для журналов по физике и нейросетям.
Эти концепции не радикальны; это то, над чем стараются воплотить в жизнь стартапы, предприниматели и технологические гиганты. За последние два года «IBM почти в одиночку вывела квантовые вычисления из академических кругов в руки всех, у кого есть доступ к Интернету».
IBM разработала рабочий прототип 50-битного (или кубитового) компьютера. Это не только огромный скачок вперед для вычислительной техники, но и возможность для машинного обучения стать быстрее и умнее, революционизируя свои возможности.
В начале этого века квантовые вычисления начали развиваться из мечты физика в реальность инженера. В 2016 году IBM — мировой лидер в этой области более 50 лет — подключила небольшой квантовый компьютер к облаку с помощью инструментария под названием QISKit. Ученые и школьники могут запускать простые квантовые алгоритмы с помощью редактируемых программ QISKit.
Google и другие компании в этой области следуют примеру IBM.
Некоторые из наиболее актуальных и практичных приложений, для которых квантовые вычисления могут быть использованы в ближайшем будущем, включают безопасность, исследование наркотиков, прогнозы погоды и управление дорожным движением. Метеорологическое бюро Великобритании уже вложило средства в квантовые вычисления для повышения точности прогнозов погоды. Квантовое шифрование невозможно взломать, что делает этот метод даже более безопасным, чем блокчейн, и, следовательно, следующим шагом вперед в онлайн-безопасности.
Три известных типа квантовых вычислений и их приложения, универсальность и вычислительная мощность. (Источник: Карл Торрес для IBM Research)
NASA, хранители огромных объемов данных, уже используют квантовые вычислительные машины D-Wave Systems, чтобы исследовать, как сделать небо более безопасным. Делясь этими данными с компаниями, управляющими воздушным движением, НАСА помогает авиакомпаниям прокладывать маршруты, которые оптимизируют использование и без того переполненного воздушного пространства. За пределами атмосферы НАСА использует эти квантовые машины для планирования миссий по отправке роботов глубже в нашу солнечную систему с большими шансами на успех, чем могут справиться современные суперкомпьютеры.
Обычные компьютеры, включая наши смартфоны и планшеты, могут обрабатывать только одно из двух состояний для каждого бита. Проще говоря: что-то, что бы это ни было, каков бы ни был вызов или вклад, рассматривается только как единица или ноль. Однако это не относится к квантовым компьютерам. Компьютер IBM Q будет использовать законы квантовой механики для одновременной оценки 100 квадриллионов состояний.
Когда мы рассматриваем огромный потенциал и количество секторов, в которых квантовые вычисления могут быть полезны, включая безопасность, транспорт, здравоохранение, оборону и финансы, легко понять, почему отчет Market Research Media предсказывает, что стоимость этого сектора превысит 5 долларов. миллиардов в 2020 году. Объединение машинного обучения и квантовых вычислений открывает еще больше возможностей во всех сферах человеческой жизни.
При работе с большими наборами данных такие задачи, как классификация, регрессия и кластеризация, могут выполняться одновременно. Не только алгоритм будет обучаться и, следовательно, развиваться, но и компании, правительства и университеты смогут извлечь огромную выгоду из этой расширенной вычислительной мощности. Объединение квантовых вычислений и ИИ — следующий логический шаг.
Как говорится в статье Wired: Самовоспроизводящийся ИИ, такой как AutoML от Google, может — теоретически — масштабироваться с аппаратными достижениями для создания алгоритмов, намного более сложных, чем может сделать любой человек, чтобы использовать мощь квантовых вычислений.
