داخل المختبر الذي يربط العقول بأجهزة الكمبيوتر الكمومية

في غرفة في جامعة بليموث بالمملكة المتحدة ، حصل على درجة الدكتوراه. طالب يجلس أمام الكمبيوتر وعيناه مغمضتان كما لو كان يتأمل. يوجد على رأسه ما يشبه قبعة السباحة السوداء ، ولكنه في الواقع قارئ لمخطط كهربية الدماغ (EEG) يستشعر النشاط الكهربائي الذي يمر فوق فروة رأسه. أمامه ، على الشاشة ، هناك صورة للكرة الأرضية ذات الإطار السلكي بنقطتين تم وضع علامة "1" و "0" عليها. في وسط الكرة الأرضية ، مثل الساعة بيد واحدة ، يوجد سهم يتأرجح بين الاثنين نقاط. عندما يغير الطالب تعابيره من الاسترخاء إلى الانفعالات واسعة العينين ، ينتفض السهم ويتحرك. كل عدة ثوان ، يدخل رقما جديدا.

قد لا يبدو الأمر كثيرًا (وفي الوقت الحالي ، ما زالت الأيام الأولى لهذا العمل) ، لكنها مع ذلك أشياء رائعة. عندما يقوم الطالب بتغيير أنماط دماغه من الهدوء إلى النشاط والعودة مرة أخرى ، ينتج موجات ألفا وبيتا التي يتم استخدامها بعد ذلك التلاعب بالكيوبتات المحاكاة - الوحدة الأولية في الحوسبة الكمومية ، التي تعكس رياضيات فيزياء الكم - باستخدام القوة فقط الفكر.

"إذا دربت نفسك على إنتاج هذين النوعين من الموجات ، فيمكنك إرسال نوع من شفرة مورس إلى الكمبيوتر ،" الأستاذ إدواردو ميراندا من جامعة بليموث لـ Digital Trends. "المشكلة هي أن الأمر يستغرق ثماني ثوان لتوليد أمر واحد في الوقت الحالي لأن مخطط كهربية الدماغ بطيء للغاية. نحن بحاجة إلى الكثير من المعالجة لتحليلها. وهذا التحليل ليس دقيقًا جدًا ، لذلك نحتاج إلى الاستمرار في التحقق عدة مرات لمعرفة ما إذا كانت الشفرة حقًا هي ما يريد الشخص إنتاجه ".

مرحبًا بكم في الخطوات المبدئية المهتزة إلى حد ما لعالم البرمجة الكمومية عن طريق واجهة الدماغ والحاسوب. وفقًا لمنشئيها ، إنها بداية إنشاء ما يسميه الفريق شبكة الدماغ الكمومي (والمختصرة إلى QBraiN). ولديها القدرة على القيام بمجموعة من الأشياء التي تستحق الإثارة بشأنها.

أكثر من مجموع أجزائه أم محمصة ثلاجة؟

إذا كنت قد رأيت أي قائمة من أكثر التقنيات إثارة تتلألأ حاليًا في الأفق التكنولوجي ، فمن المؤكد أنك قد صادفت مصطلحات واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) والكمبيوتر الكمومي.

إن BCI عبارة عن مصطلحات خيالية لطريقة للتحكم في الكمبيوتر باستخدام إشارات الدماغ. بينما يتحكم الدماغ تقنيًا في كل جهاز به إدخال يدوي - وإن كان ذلك عادةً عبر وسيط مثل الأصابع أو الصوت - يجعل BCI من الممكن إرسال هذه الأوامر إلى العالم الخارجي دون الحاجة إلى إخراج أولاً من الدماغ إلى الأعصاب الطرفية أو عضلات.

وفي الوقت نفسه ، تمثل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الشيء الكبير التالي في مجال الحوسبة. تم اقتراحه لأول مرة في الثمانينيات ، على الرغم من أن الحوسبة الكمومية بدأت الآن فقط في التحول إلى حقيقة تقنية ، إلا أنها تشير إلى نهج جديد تمامًا لهندسة الكمبيوتر. لن تكون أقوى بكثير من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية الحالية فحسب ، بل ستجعلها ممكنة أيضًا لتحقيق أشياء قد تكون مستحيلة حتى مع وجود الملايين من أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم مقيدة بالسلاسل معاً. يمكنهم ، إذا كنت تعتقد أن مؤيديهم ، أن يكونوا الجواب على ما لا مفر منه نهاية قانون مور كما نعرفه.

ومع ذلك ، في حين أن BCIs وأجهزة الكمبيوتر الكمومية هي بلا شك تقنيات واعدة تظهر في نفس النقطة من التاريخ ، فإن السؤال هو لماذا جمعهم معًا - وهو بالضبط ما يسعى اتحاد الباحثين من جامعة بليموث في المملكة المتحدة ، وجامعة فالنسيا الإسبانية وجامعة إشبيلية ، وشركة كيبو كوانتوم الألمانية ، وجامعة شنغهاي الصينية لكى يفعل.

لا يحب التقنيون شيئًا أكثر من مزج المفاهيم أو التقنيات الواعدة معًا في الاعتقاد بأنهم ، عندما يتحدون ، سوف يمثلون أكثر من مجموع أجزائهم. في بعض الأحيان هذا يعمل بشكل رائع. كما يصف الرأسمالي المغامر أندرو تشين في كتابه مشكلة البداية الباردة، استفاد Instagram من ظهور الهواتف الذكية المزودة بكاميرات وتأثيرات الشبكة القوية المتزامنة لوسائل التواصل الاجتماعي لتصبح واحدة من أسرع التطبيقات نموًا في التاريخ.

ومع ذلك ، فإن أخذ تقنيتين ضروريتين والجمع بينهما لا يعمل دائمًا. قال الرئيس التنفيذي لشركة Apple ، Tim Cook ، ساخرًا: "يمكنك الجمع بين محمصة وثلاجة ، ولكن ، كما تعلم ، لن تكون هذه الأشياء ترضي المستخدم على الأرجح".

إذن ما الذي يجعل الحوسبة الكمومية التي يتحكم فيها الدماغ مثالًا على الأول ، عضو في نادي أكثر من مجموع أجزائه ، وليس من أعراض مشكلة محمصة الثلاجة؟ في ورقة نشرت في أوائل عام 2022، يكتب اتحاد الباحثين السالف الذكر ما يلي: "نتوقع تطوير شبكات متصلة للغاية من البرامج والأجهزة الرطبة ، ومعالجة أنظمة الحوسبة الكمومية ، بوساطة واجهات الدماغ والحاسوب والذكاء الاصطناعي. ستشمل مثل هذه الشبكات أنظمة حوسبة غير تقليدية وطرائق جديدة للآلة البشرية تفاعل."

استخدام حالات وافرة

إن التطبيق الأكثر أهمية - وإذا نجح ، في التحول الفوري - لشبكة Quantum Brain هو أنه سيساعد BCIs على العمل بشكل أفضل. أدمغتنا معقدة بشكل لا يصدق. إنها تضم ​​100 مليار خلية عصبية ، وتشكل شبكات عملاقة مع أربعة مليارات من الوصلات في اتصال مستمر مع بعضها البعض عبر نبضات كهربائية صغيرة. اليوم ، العلم قادر على تسجيل الطريقة التي تتواصل بها أجزاء من الدماغ ، من أصغر تفاعل بين الخلايا العصبية إلى الخلايا العصبية إلى اتصالات أكبر بين شبكات الخلايا العصبية.

ولكن القيام بذلك يتضمن عادةً تقنية عالية التخصص ، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) ، والذي لا يتوفر إلا في أفضل مختبرات الأبحاث. تميل تجارب BCI التي تعتمد على أداة حادة من EEG إلى أن تكون مبسطة نسبيًا فيما يمكن القيام به: قل ، تحديد ما إذا كان الشخص يفكر في اللون الأزرق أو الأحمر ، أو جعل طائرة بدون طيار تتحرك لأعلى ولأسفل أو لليسار و يمين. يفتقرون إلى الفروق الدقيقة.

وأوضح ميراندا أن هذا يتغير الآن. "لقد بدأنا في الحصول على أجهزة جيدة. مسح EEG الأفضل على نحو متزايد هو يخرج.”

ومع ذلك ، فإن أجهزة استشعار موجات الدماغ الأفضل ليست سوى قطعة واحدة من اللغز. على سبيل القياس ، تخيل وجود ميكروفون دقيق للغاية في منتصف ملعب كرة القدم. الميكروفون قوي للغاية بحيث يمكنه التقاط كل صوت يصدره الآلاف من المشجعين في الاستاد ، بغض النظر عما إذا كانوا يهتفون بصوت عالٍ أو يمضغون نقانقًا بهدوء. ومع ذلك ، وبقدر ما سيكون هذا مثيرًا للإعجاب ، بدون برنامج تصفية الصوت الصحيح ، لن تتمكن من القيام بأكثر من الاستماع إلى كتلة مجمعة من ضجيج الجماهير عديمة الشكل. لن يساعدك مثل هذا الميكروفون بمفرده في تحديد ، على سبيل المثال ، ما يقوله الشخص الجالس على المقعد 77A.

ما تحتاجه ليس مجرد القدرة على ذلك سِجِلّ هذه المعلومات ، ولكن أيضا فك تشفير وجعلها مفيدة. وبسرعة. هذا ما يمكن أن تفعله الحوسبة الكمومية باستخدام قدراتها الفائقة للمساعدة في معالجة ملفات كمية لا يمكن تصورها من نبضات الدماغ الكهربائية اللازمة لفهم النوايا والأفكار تحدث.

تابع ميراندا: "تحتاج BCI إلى التحكم في الوقت الفعلي". "أعتقد أن الحوسبة الكمومية يمكن أن توفر السرعة التي نحتاجها للقيام بهذه المعالجة... [في الوقت الحالي] لا يمكننا معرفة ما تعنيه كل هذه المعلومات الفوضوية التي نحصل عليها باستخدام مخطط كهربية الدماغ. إذا استطعنا ، فيمكننا البدء في تصنيف الإشارات وتسمية سلوكيات معينة نجبر أنفسنا على إنتاجها ".

ربما لا يكون الجهد المبذول لإنتاج هذه السلوكيات ضروريًا. كما كتب عظيم أزهر في كتابه لعام 2021 متسارع، الوعد بواجهات الدماغ والحاسوب هو القدرة على "انتزاع النشاط العصبي من رؤوسنا حتى قبل أن يتشكل في الفكر." تمامًا مثل أنظمة التوصية - مثل تلك التي تستخدمها Spotify و Netflix و Amazon - تسعى لتظهر لنا ما نريد أن نستهلكه من قبل لقد قررنا حتى لأنفسنا ، لذلك ستقرأ BCI أيضًا أنماط تفكيرنا التي بالكاد واعية وتستنبط المعلومات المفيدة من هم.

يمكن أن يكون هذا هو السيطرة على المنزل الذكي أو روبوت، أو إظهار المعلومات السياقية الصحيحة في اللحظة المناسبة ، أو توفير حركة أكثر دقة لطرف اصطناعي يتحكم فيه الجهاز العصبي. في حالة استخدام الحيوانات الأليفة لدى ميراندا ، إحدى الحالات التي كان يعمل عليها لسنوات ، يمكن أن يحدث ذلك مساعدة الأشخاص الذين يعانون من متلازمة الانغلاق للتواصل بشكل أسرع مع العالم الخارجي.

ميتافيرس الكم؟

ثم هناك إمكانية استخدام الدماغ للتفاعل مع الكمبيوتر الكمي نفسه ، بدلاً من استخدامه فقط في عملية تمهيد التشغيل. قال ميراندا: "في المستقبل ، قد يكون من الممكن التأثير على الحالات الكمومية في الآلة الكمومية بالحالات العقلية". "لن أذهب إلى حد القول إننا سنكون قادرين على ربط عقولنا بأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، لكننا سنكون قادرين على الحصول على اتصال مباشر أكثر مع الحالات الكمية."

قد يكون هذا هو برمجة جهاز كمبيوتر كمي ليس بطريقة العرض التوضيحي الصعبة ، ولكن ببساطة عن طريق التفكير في المخرجات المرغوبة والسماح للجهاز ببرمجة الكود الصحيح على الفور. تخيلها مثل الحوسبة التطورية (حيث تحدد المخرجات المرغوبة وتدع الآلة تكتشف المسار الإبداعي لها) على منشطات التراكب.

بعض الباحثين في المشروع متحمسون أيضًا لاحتمال إنشاء ما يسمونه الكم ميتافيرس. (وإذا كنت تعتقد أن التيار مفهوم metaverse العادي ضبابي حول الحواف ، حاول أن تلف رأسك حول مكافئها الكمي!). بطريقة ما ، ومع ذلك ، فإن الفكرة منطقية للغاية. أ. لطالما تخيل الباحثون - وهذا في الحقيقة يدعم الفكرة الكاملة للذكاء الاصطناعي الحقيقي - أنه يمكن إعادة إنشاء البرامج الرطبة للدماغ من خلال الأجهزة والبرامج. منذ تسعينيات القرن الماضي على الأقل ، كان بعض علماء الفيزياء والرياضيات يجادلون بأن طبيعة الوعي هي ، في الواقع ، كمومية.

على سبيل المثال ، أ ورقة 2011 شارك في تأليفه عالم الفيزياء الرياضية المشهور عالميًا في أكسفورد روجر بنروز يجادل بأن "الوعي يعتمد على الكم المنسق بيولوجيًا حسابات في مجموعات من الأنابيب الدقيقة داخل الخلايا العصبية في الدماغ ، أن هذه الحسابات الكمومية ترتبط بنشاط الخلايا العصبية وتنظمها ، وأن ينتهي تطور شرودنغر المستمر لكل حساب كمي وفقًا لمخطط Diósi-Penrose (DP) المحدد لـ "التخفيض الموضوعي" لـ الحالة الكمية ".

أوضح ميراندا: "هناك الكثير من الجدل الفلسفي الذي يدور حول القول بأن الدماغ يعمل كجهاز كمبيوتر كمي". "يحلم الناس أنه ربما يكون من الممكن إذا تمكنا من ربط أدمغتنا بـ آلة الكم ، ثم نصبح امتدادًا للآلة أو تصبح الآلة امتدادًا لنا مخ."

(قال ميراندا إنه ليس "مقتنعًا تمامًا" شخصيًا بالحجة القائلة بأن العقول تعمل مثل أجهزة الكمبيوتر الكمومية.)

الخطوة الأولى في رحلة طويلة

في الوقت الحالي ، الكثير من هذا بعيد المنال - وبعيد المنال. يجب إحراز تقدم في مجالات متعددة: توافر أجهزة الكمبيوتر الكمومية (تم تنفيذ العرض التوضيحي الموصوف سابقًا باستخدام جهاز كمبيوتر كمي محاكى) ، وفائدة خوارزميات الكم ، والتحسينات المستمرة في تكنولوجيا قراءة الدماغ ، والكثير من أكثر.

قال أحد المشاركين في المشروع إن الخطوة التالية الأستاذ إنريكي سولانو، مدير المجموعة البحثية Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) ، "الذهاب إلى الأيون المحاصر [الكم كمبيوتر] أو واحد قائم على الكيوبتات الدوارة ، والتي تعمل في درجة حرارة الغرفة ، وتضمن أن أوقات الكمون والتماسك أصبحت متناسق."

سيكون فتح صندوق Pandora's للحوسبة الكمومية التي يتحكم فيها الدماغ أمرًا صعبًا. نحن نتحدث عن سنوات قبل أن يصبح هذا عمليًا لأكثر من مجرد عدد قليل من العروض التوضيحية الواعدة. لكن أكبر الابتكارات غالبًا ما تستغرق وقتًا.

قال سولانو لـ Digital Trends: "الدماغ هو أكثر الأشياء تعقيدًا التي نعرفها حتى الآن في الكون". "بهذا المعنى ، إذا قمت بتوصيله بواجهة بدائية ، عليك قبول نموذج مفرط التبسيط له مع الحد الأدنى من الميزات البيولوجية والذكية."

قد تكون الحوسبة الكمومية هي الحل لهذه المشكلة. مرحبًا بكم في شبكة الدماغ الكمومي ، حقًا.

توصيات المحررين

• نظرة من الداخل على هدف Lenovo المتمثل في ملء العالم بأجهزة كمبيوتر أكثر استدامة
• حقق العلماء للتو اختراقة في مجال الحوسبة الكمومية
• هل تشعر بالفضول بشأن مستقبل Twitter؟ وكذلك برلمان المملكة المتحدة
• ينشئ الباحثون "قطعة بانوراما مفقودة" في تطوير الحوسبة الكمومية
• تتوقع شرطة المملكة المتحدة كسر تعثر مزرعة الأواني في منجم للعملات المشفرة بدلاً من ذلك