Smadzenes un kvantu datorprogrammesana
Apvienotas Karalistes Plimutas universitates istaba doktora studenta sed pie datora ar aizveram acim, it ka medite. Vina galva ir melna peldcepure, kas patiesiba ir elektroencefalogrammas (EEG) lasitajs, kas uztver elektrisko aktivitati, kas notiek virs vina galvas. Vina prieksa, uz monitora, ir wireframe globusa attels ar diviem punktiem, kas apzimeti ar “1” un “0”. Globusa centra, ka pulkstenis ar vienu rokasspradzi, ir bulta, kas svilpo starp diviem punktiem. Kad students maina savu izteiksmi no relaksacijas uz plasu acu satraukumu, bulta truko un parvietojas. Katru dažas sekundes vins ievada jaunu ciparu.
Tas var neizskatities pec daudz (un patlaban tas ir vel loti agrs darbs), bet tas ir tomer fascinejosas lietas. Kad students maina savus smadzenu rakstus no miera uz energetiku un atpakal, vins rada alfa un beta vilnus, kas tiek izmantoti, lai manipuletos ar simulacijas kvantu bitiem – elementara vieniba kvantu datorprogrammesana, atspogulojot kvantu fizikas matematiku – izmantojot tikai domas speku.
Kvantu smadzenu tikls
“Ja jus trenesat sevi radit sas divu veidu vilnus, tad jus varat sutit kada veida morzes kodu datoram,” stasta Plimutas universitates profesors Eduards Miranda. “Problema ir tada, ka pagaidam ir nepieciesamas astoņas sekundes, lai izveidotu vienu komandu, jo EEG ir loti lēns. Mums ir nepieciešama daudz apstrades, lai to analizetu. Un ši analize nav tik preciza, tapec mums ir jāparbauda vairakas reizes, lai redzetu, vai kods patiesam ir tas, ko cilveks velas radit.”
Laipni ludzam kvantu programmesanas pasaule ar smadzenu-datora interfeisu. Sava veidotaju teikta, tas ir celu buves sakums tam, ko komanda sauc par Kvantu Smadzenu Tiklu (QBraiN). Un tam ir potencials darit daudzas lietas, par kuram ir verts sajusties satrauktiem.
Vairak neka summa savam dalam vai tosteris-ledusskapis?
Ja esat redzejis jebkuru sarakstu ar visvairak aizraujosam tehnologijam, kas patlaban mirgo tehnologiju horizonta, jums gandriz noteikti ir saskarsme ar terminiem smadzenu-datora interfeiss (BCI) un kvantu dators.
BCI ir greznigs termins datora vadisanai, izmantojot smadzenu signālus. Lai gan katrs ierices ar manuālu ievadi tehniski tiek vadits ar smadzenem – parasti caur starpniekiem ka pirksti vai balss – BCI padara iespejamu sutit sas komandas uz ārpasaulem bez nepieciesamibas vispirms izvadit no smadzenem uz periferijas nerviem vai muskuliem.
Kvantu datori tikmer parstav Nakošo Lielo Lietu datorprogrammesana. Pirmo reizi ierosinats 1980. gados, lai gan tikai tagad sakot klut par tehnisko realitati, kvantu datorprogrammesana attiecas uz pilnigi jaunu pieeju datoru arhitekturai. Tas bus ne tikai daudz jaudigaks neka esošie klasiskie datori, bet ari padaris iespejamu sasniegt lietas, kas butu neiespejamas pat ar miljoniem sodienas superdatoru sakopotas kopā. Tie varetu but atbilde uz neizbēgamo Mura likuma beigam, ka mes to pazistam.
Tomer, lai gan BCI un kvantu datori ir nesaprotami solosanas tehnologijas, kas paradas viena un tas pasa laika posma, jautajums ir kapēc tos apvienot – kas ir tieši tas, ko mekle pētnieku konsorcijs no Apvienotas Karalistes Plimutas universitates, Spanijas Valensijas universitates un Seviljas universitates, Vacijas Kipu Quantum un Kinas Šanhajas universitates.
Apvienojot divas butiskas tehnologijas ne vienmer strada.
Tehnologi neko nemil vairak ka apvienot solosus konceptus vai tehnologijas ticiba, ka apvienojot tos, tie parstaves vairak neka summu savam dalam. Dazreiz tas strada briniskigi. Ka riska kapitalists Endrjū Čens apraksta sava gramata Auksta starta problema, Instagram izmantoja kameru aprīkotu viedtelefonu paradasanu un vienlaicigi spejigus socialo mediju tīklu efektus, lai klutu par vienu no visatrak augosajam lietotnem vesture.
Apvienojot divas butiskas tehnologijas ne vienmer strada. Apple izpilddirektors Tims Kuks reiz teica: “Jus varat apvienot tosteri un ledusskapi, bet zinat, sas lietas visticamak nebūs patikamas lietotajam.”
Ta kapec smadzenu vadita kvantu datorprogrammesana ir piemers pirmajam, dalibnieks vairak-neka-summa-savam-dalam klubam un nevis simptoms tosteris-ledusskapis problemai? Raksta 2022. gada sakuma publicetaja raksta, minetais pētnieku konsorcijs raksta: “Mes paredzam augsti savienotu tīklu attistibu no wetware un aparatūras iericem, apstradajot klasiskas un kvantu datorprogrammesanas sistemas, ko starpnieko smadzenu-datora interfeisi un MI. Sadi tīkli iesaistis nekonvencionalas datorprogrammesanas sistemas un jaunas cilveka-masinas mijiedarbibas modalitates.”
Lietojumu pietiek
Visnozimigaka – un ja tas strada, nekavejoties parveidojosa – Quantum Brain Network lietojuma piemers ir tas, ka tas palidzes BCI stradat labak. Musu smadzenes ir neticami sareztas. Tas lepojas ar 100 miljardiem neuronu, veidojot milzigus tīklus ar kvadriljonam savienojumu pastaviga saziņa viens ar otru caur sīkiem elektriskiem impulsiem. Sodien zinatne spej ierakstit smadzenu dala saziņu veidus no mazaka neirona-neirona mijiedarbibas lidz lielakai saziņai starp neironu tīkliem.
Bet to parasti dara ar augsti specializetu tehnologiju palidzibu, piemeram funkcionalo magnetisko rezonansi (fMRI), kas pieejama tikai augstakajas petniecibas laboratorijas. BCI eksperimenti, kas balstīti uz rupju EEG instrumentu tendence ir salidzinami vienkarsoti ko tie var darit: piemeram izlemjot vai cilveks doma par zilu vai sarkanu krasu vai padarot dronu pacelties augšup vai kreisi labi. Tiem trukst nianses.
Tas tagad mainas,” skaidro Miranda. “Mes sakam pieklut labai aparatūrai. Arvien labaka EEG skenēšana iznak.”
Labaka smadzenu vilnu jutiga aparatūra ir tikai viens no mīklas gabaliem. Ka analogija iedomajieties izcilu mikrofonu futbola stadiona vidū. Mikrofons ir tik jaudigs, ka tas spej uztvert katru skanu ko rada tukstošiem faniem stadiona neatkarigi no tā vai tie skaļi uzmundrina vai klusi koda hotdogu. Tomer cik iespaidigi tas butu bez pareizas audio filtresanas programmatūras jus nespetu darit vairak ka klausities agregata bez formas pūļa troksni. Pats par sevi tads mikrofons nepalidzetu jums noteikt piemeram ko saka cilveks sede 77A.
Ko jums vajag nav tikai speja ierakstit so informaciju bet ari dekodet to un padarit to noderigu. Un atrak. Tas ir tas ko kvantu datorprogrammesana varetu darit izmantojot sava labaka spejas lai palidzetu labak apstradat neiedomajamo elektrisko smadzenu impulsu daudzumu kas nepieciesams lai saprastu nodomus un domas kad tas notiek.
“BCI nepieciesama reala laika kontrole,” turpinaja Miranda. “Es domaju ka kvantu datorprogrammesana var nodrosinat atrumu ko mes vajag so apstradei… [Patlaban] mes nesaprotam ko nozime visa so neskaidra informacija ko mes sanemam ar EEG. Ja mes varetum saprast tad mes varetum saklasificet signālus un atzimet noteiktas uzvedibas ko mes piespiežam sevi radit.”
Iespējams ka pat nav nepieciesams pielikt pules lai raditu sas uzvedibas. Ka Azeems Azhars raksta sava 2021. gada gramata Eksponencials, smadzenu-datora interfeisu solijums ir speja “izvilkt neironālo aktivitati no musu galvas pat pirms ta veidojas doma.” Tapat ka ieteikuma sistēmas – piemeram tas ko izmanto Spotify Netflix un Amazon – cenšas paradit mums ko mes velamies patere pirms esam pat izleme par sevi ta ari BCI lasis musu tikko apzinatas domu rakstus un ekstrapoles noderigu informaciju no tiem.
Tas varetu but vadit gudru majokli vai robotu, paradit pareizo kontekstualo informaciju pareiza bridi vai nodrosinat smalkaku kustibu nervu kontrolētam protezim. Miranda majdzivnieku lietojuma gadijuma viens ko vins strada jau gadiem var palidzet cilvekiem ar iekšējo sindromu lai labak komunicetu atrak ar ārpasaulem.
Kvantu metaverse?
Tad ir iespeja izmantot smadzenes lai mijiedarbotos ar pašu kvantu datoru nevis tikai izmantot to lai palidzetu apstradei. “Nakotne var but iespejama ietekmet kvantu stavoklus kvantu masina ar mentaliem stavokliem,” teica Miranda. “Es neietiksim tik talu ka sakam ka mes varetum sakrustot musu smadzenes ar kvantu datoriem bet mes varetum but tuvakai tiešai saziņai ar kvantu stavokliem.”
Tas var but programmet kvantu datoru nevis rupja veida demonstracija bet vienkarsi domajot par velamo iznākumu un atlaujot masinai programmet pareizo kodu uzreiz. Iedomajieties to ka evolucijas datorprogrammesana (kur jus noradat velamo iznākumu un atlaujat masinai izdomat radoso celu lidz tam) uz superpozicijas steroīdiem.
Dazi no projekta pētniekiem ari ir satraukti par iespeju radit to ko vini sauc par kvantu metaverse. (Un ja jums doma par parasto metaverse šobrid ir miglaina malas tad meginaiet aptvert tas kvantu ekvivalentu!). Kaut ka tomēr ideja loti saprotama. MI pētnieki ilgi ir iedomajusies – un tiesam tas atbalsta visparējo patieso masinintelekta ideju – ka smadzenes wetware var but atkartots caur aparatūru un programmatūru. Kops vismaz 1990. gadiem dazi vadosie fiziki un matematici ir argumentejusi ka apzināšanas raksturs patiesiba ir kvantu.
Piemeram blank” rel=”noopener”>2011 gada raksts ko līdzautors pasaules slavenais Oksfordas matematiskais fizikis Rodzers Penrouzs argumente ka “apzināšanas atkariga no biologiski orkestretiem kvantu aprēkinos mikrotubulu kolekcijās smadzeņu neironos ka sī kvantu aprēkinos korelejas ar un regulē neironālo aktivitati un ka katras kvantu aprēkinos nepārtraukta Šredingera attistiba beidzas saskaņā ar specifisko Diozi-Penrouza (DP) shemu ‘objektiva samazinasana’ kvantu stavokli.”
“Ir daudz filozofiska debates notiek sakot ka smadzenes funkcione ka kvantu dators,” skaidro Miranda. “Cilveki sapno ka varbut tas ir iespejams ja mes pamanijam savienot musu smadzenes ar kvantu masinu tad mes klustam par masinas paplasinajumu vai masina klust par musu smadzeņu paplasinajumu.”
(Miranda teica ka vins personigi nav “pilnigi parliecinats” par argumentiem ka smadzenes darbojas ka kvantu datori.)
Pirmais solis gara celojuma
Pagaidam lielaka dala no sīs ir talak – un talak projekta dalibnieks professors Enrike Solano, Kvantu Tehnologiju Informacijas Zinatnes (QUTIS) petniecibas grupas direktors saka “ir doties uz slazda-jonu [kvantu dators] vai viens balstit uz spin qubits kas strada istabas temperaturā un nodrosina ka latentums un kohēzijas laiki klust