Σε μια αίθουσα στο Πανεπιστήμιο του Πλύμουθ του Ηνωμένου Βασιλείου, ένας διδάκτορας. Ο μαθητής κάθεται σε έναν υπολογιστή, με τα μάτια κλειστά σαν να κάνει διαλογισμό. Στο κεφάλι του είναι κάτι που μοιάζει με μαύρο σκουφάκι κολύμβησης, αλλά στην πραγματικότητα είναι μια συσκευή ανάγνωσης ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) που ανιχνεύει την ηλεκτρική δραστηριότητα που περνά πάνω από το τριχωτό της κεφαλής του. Μπροστά του, στην οθόνη, υπάρχει μια εικόνα μιας σφαίρας καλωδίωσης με δύο σημεία σημειωμένα "1" και "0". Στο κέντρο της υδρογείου, σαν ένα ρολόι με έναν μόνο δείκτη, είναι ένα βέλος που ταλαντεύεται μεταξύ των δύο σημεία. Καθώς ο μαθητής αλλάζει την έκφρασή του από χαλάρωση σε ταραχή με ορθάνοιχτα μάτια, το βέλος συσπάται και κινείται. Κάθε μερικά δευτερόλεπτα, εισάγει ένα νέο ψηφίο.
Περιεχόμενα
- Περισσότερο από το άθροισμα των εξαρτημάτων του ή μια τοστιέρα-ψυγείο;
- Χρησιμοποιήστε θήκες σε αφθονία
- Το κβαντικό μετασύμπαντο;
- Βήμα πρώτο σε ένα μακρύ ταξίδι
Μπορεί να μην φαίνεται πολύ (και αυτή τη στιγμή, είναι ακόμα πολύ νωρίς για αυτή τη δουλειά), αλλά είναι παρόλα αυτά συναρπαστικά πράγματα. Καθώς ο μαθητής αλλάζει τα μοτίβα του εγκεφάλου του από ήρεμο σε ενεργοποιημένο και επιστρέφει ξανά, παράγει κύματα άλφα και βήτα που στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για χειριστείτε προσομοιωμένα qubits - τη στοιχειακή μονάδα στον κβαντικό υπολογισμό, που αντικατοπτρίζει τα μαθηματικά της κβαντικής φυσικής - χρησιμοποιώντας τίποτα περισσότερο από την ισχύ της σκέψης.
"Εάν εκπαιδεύσετε τον εαυτό σας να παράγει αυτά τα δύο είδη κυμάτων, τότε μπορείτε να στείλετε κάποιο είδος κώδικα Μορς στον υπολογιστή." καθηγητής Εντουάρντο Μιράντα του Πανεπιστημίου του Πλύμουθ είπε στο Digital Trends. «Το πρόβλημα είναι ότι χρειάζονται οκτώ δευτερόλεπτα για να δημιουργηθεί μία εντολή αυτή τη στιγμή, επειδή το ΗΕΓ είναι πολύ αργό. Χρειαζόμαστε πολλή επεξεργασία για να το αναλύσουμε. Και αυτή η ανάλυση δεν είναι τόσο ακριβής, επομένως πρέπει να συνεχίσουμε να ελέγχουμε πολλές φορές για να δούμε αν ο κώδικας είναι πραγματικά αυτό που θέλει να παράγει το άτομο».
Προτεινόμενα βίντεο
Καλώς ήρθατε στα κάπως ασταθή, πρόχειρα βήματα του κόσμου του κβαντικού προγραμματισμού μέσω της διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή. Σύμφωνα με τους δημιουργούς του, είναι η αρχή της κατασκευής αυτού που η ομάδα αποκαλεί Quantum Brain Network (συντομογραφία QBraiN). Και έχει τη δυνατότητα να κάνει πολλά πράγματα για τα οποία αξίζει να ενθουσιαστείτε.
Περισσότερο από το άθροισμα των εξαρτημάτων του ή μια τοστιέρα-ψυγείο;
Εάν έχετε δει κάποια λίστα με τις πιο συναρπαστικές τεχνολογίες που λαμπυρίζουν αυτή τη στιγμή στον τεχνολογικό ορίζοντα, σχεδόν σίγουρα έχετε συναντήσει τους όρους διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) και κβαντικός υπολογιστής.
Το BCI είναι μια φανταχτερή ορολογία για έναν τρόπο ελέγχου ενός υπολογιστή χρησιμοποιώντας εγκεφαλικά σήματα. Ενώ κάθε συσκευή με χειροκίνητη είσοδο ελέγχεται τεχνικά από τον εγκέφαλο – αν και συνήθως μέσω ενός ενδιάμεσου όπως τα δάχτυλα ή η φωνή – Το BCI καθιστά δυνατή την αποστολή αυτών των εντολών στον έξω κόσμο χωρίς να χρειάζεται πρώτα η έξοδος από τον εγκέφαλο σε περιφερικά νεύρα ή μύες.
Οι κβαντικοί υπολογιστές, εν τω μεταξύ, αντιπροσωπεύουν το Το επόμενο μεγάλο πράγμα στους υπολογιστές. Προτάθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1980, αν και μόλις τώρα άρχισε να γίνεται μια τεχνική πραγματικότητα, ο κβαντικός υπολογισμός αναφέρεται σε μια εντελώς νέα προσέγγιση στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών. Όχι μόνο θα είναι πολύ πιο ισχυρό από τους υπάρχοντες κλασικούς υπολογιστές, αλλά θα το κάνει επίσης δυνατό να επιτύχουμε πράγματα που θα ήταν αδύνατα ακόμη και με εκατομμύρια υπερυπολογιστές που είναι αλυσοδεμένοι μαζί. Θα μπορούσαν, αν πιστεύεις τους υποστηρικτές τους, να είναι η απάντηση στο αναπόφευκτο τέλος του νόμου του Μουρ όπως τον ξέρουμε.
Ωστόσο, ενώ οι BCI και οι κβαντικοί υπολογιστές είναι αναμφίβολα πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες που αναδύονται στο ίδιο σημείο της ιστορίας, το ερώτημα είναι γιατί να τα συνδυάσουμε – αυτό ακριβώς είναι το κοινοπραξία ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Πλύμουθ του Ηνωμένου Βασιλείου, το Πανεπιστήμιο της Βαλένθια της Ισπανίας και το Πανεπιστήμιο της Σεβίλλης, το γερμανικό Kipu Quantum και το Πανεπιστήμιο της Σαγκάης της Κίνας αναζητούν να κάνω.
Ωστόσο, η λήψη δύο απαραίτητων τεχνολογιών και ο συνδυασμός τους δεν λειτουργεί πάντα.
Οι τεχνολόγοι δεν αγαπούν τίποτα περισσότερο από το να συνδυάζουν υποσχόμενες έννοιες ή τεχνολογίες με την πεποίθηση ότι, όταν ενωθούν, θα αντιπροσωπεύουν περισσότερα από το άθροισμα των μερών τους. Μερικές φορές αυτό λειτουργεί περίφημα. Όπως περιγράφει στο βιβλίο του ο επιχειρηματίας Andrew Chen Το πρόβλημα της ψυχρής εκκίνησης, το Instagram αξιοποίησε την εμφάνιση smartphone εξοπλισμένων με κάμερα και τα ταυτόχρονα ισχυρά εφέ δικτύου των μέσων κοινωνικής δικτύωσης για να γίνει μια από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες εφαρμογές στην ιστορία.
Ωστόσο, η λήψη δύο απαραίτητων τεχνολογιών και ο συνδυασμός τους δεν λειτουργεί πάντα. Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Apple, Τιμ Κουκ, είπε κάποτε ότι «μπορείτε να συνδυάσετε μια τοστιέρα και ένα ψυγείο, αλλά, ξέρετε, αυτά τα πράγματα μάλλον δεν θα είναι ευχάριστα στον χρήστη».
Τι κάνει λοιπόν τον ελεγχόμενο από τον εγκέφαλο κβαντικό υπολογιστικό παράδειγμα του πρώτου, μέλος της λέσχης των περισσότερων από το άθροισμα των εξαρτημάτων του και όχι σύμπτωμα του προβλήματος της τοστιέρας-ψυγείου; Σε ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε στις αρχές του 2022, η προαναφερθείσα κοινοπραξία ερευνητών γράφει ότι: «Προβλέπουμε την ανάπτυξη δικτύων υψηλής σύνδεσης συσκευών wetware και υλικού, επεξεργασίας κλασικών και συστήματα κβαντικών υπολογιστών, με τη μεσολάβηση διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή και A.I. Τέτοια δίκτυα θα περιλαμβάνουν μη συμβατικά υπολογιστικά συστήματα και νέες μεθόδους ανθρώπινης μηχανής ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ."
Χρησιμοποιήστε θήκες σε αφθονία
Η πιο σημαντική – και, αν λειτουργεί, άμεσα μεταμορφωτική – εφαρμογή του Quantum Brain Network είναι ότι θα βοηθήσει τους BCI να λειτουργήσουν καλύτερα. Ο εγκέφαλός μας είναι απίστευτα πολύπλοκος. Διαθέτουν 100 δισεκατομμύρια νευρώνες, σχηματίζοντας γιγάντια δίκτυα με τετράδισεκα συνδέσεις σε συνεχή επικοινωνία μεταξύ τους μέσω μικροσκοπικών ηλεκτρικών παλμών. Σήμερα, η επιστήμη είναι σε θέση να καταγράψει τον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούν τμήματα του εγκεφάλου, από τη μικρότερη αλληλεπίδραση μεταξύ νευρώνων έως τις μεγαλύτερες επικοινωνίες μεταξύ των δικτύων νευρώνων.
Αλλά αυτό συνήθως περιλάμβανε εξαιρετικά εξειδικευμένη τεχνολογία, όπως η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI), που είναι διαθέσιμη μόνο σε κορυφαία ερευνητικά εργαστήρια. Τα πειράματα BCI που βασίζονται στο αμβλύ όργανο του ΗΕΓ τείνουν να είναι συγκριτικά απλοϊκά ως προς το τι μπορούν να κάνουν: Πείτε, αποφασίζοντας εάν ένα άτομο σκέφτεται το μπλε ή κόκκινο χρώμα ή κάνει ένα drone να κινείται πάνω-κάτω ή αριστερά και σωστά. Τους λείπει η απόχρωση.
Αυτό αλλάζει τώρα, εξήγησε η Μιράντα. «Αρχίζουμε να έχουμε πρόσβαση σε καλό υλικό. Η σάρωση EEG είναι όλο και καλύτερη βγαίνοντας.”
Ωστόσο, το καλύτερο υλικό ανίχνευσης εγκεφαλικών κυμάτων είναι μόνο ένα κομμάτι του παζλ. Ως αναλογία, φανταστείτε να έχετε τοποθετήσει ένα εξαιρετικά ακριβές μικρόφωνο στη μέση ενός γηπέδου ποδοσφαίρου. Το μικρόφωνο είναι τόσο ισχυρό που μπορεί να συλλάβει κάθε ήχο που ακούγεται από τους χιλιάδες οπαδούς στο γήπεδο, ανεξάρτητα από το αν ζητωκραυγάζουν δυνατά ή σιγοψυχούν ένα χοτ ντογκ. Ωστόσο, όσο εντυπωσιακό κι αν θα ήταν αυτό, χωρίς το κατάλληλο λογισμικό φιλτραρίσματος ήχου, δεν θα μπορούσατε να κάνετε περισσότερα από το να ακούτε μια συγκεντρωτική, άμορφη μάζα θορύβου πλήθους. Από μόνο του, ένα τέτοιο μικρόφωνο δεν θα σας βοηθούσε να προσδιορίσετε, για παράδειγμα, τι λέει το άτομο στο κάθισμα 77Α.
Αυτό που χρειάζεστε δεν είναι μόνο η ικανότητα Ρεκόρ αυτές οι πληροφορίες, αλλά και να αποκρυπτογραφώ και να το κάνουν χρήσιμο. Και γρήγορα. Αυτό θα μπορούσε να κάνει ο κβαντικός υπολογιστής χρησιμοποιώντας τις ανώτερες ικανότητές του για να βοηθήσει στην καλύτερη επεξεργασία του αδιανόητη ποσότητα ηλεκτρικών εγκεφαλικών παρορμήσεων που χρειάζονται για να κατανοήσουμε τις προθέσεις και τις σκέψεις ως συμβαίνουν.
«Η BCI χρειάζεται έλεγχο σε πραγματικό χρόνο», συνέχισε η Μιράντα. «Νομίζω ότι ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να προσφέρει την ταχύτητα που χρειαζόμαστε για να κάνουμε αυτή την επεξεργασία… [Αυτή τη στιγμή] δεν μπορούμε να καταλάβουμε τι σημαίνει όλες αυτές οι ακατάστατες πληροφορίες που λαμβάνουμε με το ΗΕΓ. Αν μπορούσαμε, τότε θα μπορούσαμε να αρχίσουμε να ταξινομούμε τα σήματα και να επισημαίνουμε ορισμένες συμπεριφορές που αναγκάζουμε τους εαυτούς μας να παράγουμε».
Ίσως η προσπάθεια για την παραγωγή αυτών των συμπεριφορών δεν θα ήταν καν απαραίτητη. Όπως γράφει ο Azeem Azhar στο βιβλίο του 2021 Εκθετικός, η υπόσχεση των διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή είναι να είμαστε σε θέση να «ξεφορτώσουμε τη νευρική δραστηριότητα από το κεφάλι μας ακόμη και πριν αυτή διαμορφωθεί σε σκέψη». Ακριβώς όπως τα συστήματα συστάσεων – όπως αυτά που χρησιμοποιούνται από το Spotify, το Netflix και το Amazon – επιδιώκουν να μας δείξουν τι θέλουμε να καταναλώσουμε πριν έχουμε αποφασίσει ακόμη και για τους εαυτούς μας, έτσι και οι BCI θα διαβάσουν τα μοτίβα σκέψεών μας που μόλις συνειδητοποιήσαμε και θα προεκτείνουν χρήσιμες πληροφορίες από τους.
Αυτό θα μπορούσε να είναι ο έλεγχος ενός έξυπνου σπιτιού ή ένα ρομπότ, εμφανίζοντας τις σωστές πληροφορίες για τα συμφραζόμενα την κατάλληλη στιγμή ή παρέχοντας πιο λεπτή κίνηση σε μια νευρικά ελεγχόμενη πρόσθεση. Στην περίπτωση χρήσης κατοικίδιων της Miranda, μια περίπτωση που εργαζόταν εδώ και χρόνια, θα μπορούσε βοηθούν άτομα με σύνδρομο κλειδώματος να επικοινωνούν καλύτερα γρήγορα με τον έξω κόσμο.
Το κβαντικό μετασύμπαντο;
Στη συνέχεια, υπάρχει η δυνατότητα χρήσης του εγκεφάλου για την αλληλεπίδραση με τον ίδιο τον κβαντικό υπολογιστή, αντί να τον χρησιμοποιήσουμε απλώς για την εκκίνηση της επεξεργασίας. «Στο μέλλον, μπορεί να είναι δυνατό να επηρεαστούν οι κβαντικές καταστάσεις σε μια κβαντική μηχανή με νοητικές καταστάσεις», είπε η Μιράντα. «Δεν θα φτάσω στο να πω ότι θα μπορέσουμε να μπλέξουμε τον εγκέφαλό μας με τους κβαντικούς υπολογιστές, αλλά θα μπορέσουμε να έχουμε μια πιο άμεση επικοινωνία με τις κβαντικές καταστάσεις».
Αυτό θα μπορούσε να είναι ο προγραμματισμός ενός κβαντικού υπολογιστή όχι με τον αδέξιο τρόπο της επίδειξης, αλλά απλώς με το να σκεφτόμαστε μια επιθυμητή έξοδο και να αφήνουμε το μηχάνημα να προγραμματίσει τον σωστό κώδικα αμέσως. Φανταστείτε το σαν εξελικτικό υπολογισμό (όπου δηλώνετε ένα επιθυμητό αποτέλεσμα και αφήνετε το μηχάνημα να καταλάβει τη δημιουργική διαδρομή προς αυτό) σε στεροειδή υπέρθεσης.
Μερικοί από τους ερευνητές του έργου είναι επίσης ενθουσιασμένοι με την προοπτική να δημιουργήσουν αυτό που ονομάζουν κβαντικό μετασύνδεση. (Και αν νομίζετε ότι το ρεύμα έννοια του κανονικού μετασύμπαντος είναι ασαφής στις άκρες, δοκιμάστε να τυλίξετε το κεφάλι σας γύρω από το κβαντικό του ισοδύναμο!). Κατά κάποιο τρόπο, όμως, η ιδέα είναι πολύ λογική. ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Οι ερευνητές έχουν από καιρό φανταστεί – και, πραγματικά, αυτό στηρίζει ολόκληρη την ιδέα της αληθινής τεχνητής νοημοσύνης – ότι το υγρό λογισμικό του εγκεφάλου θα μπορούσε να αναδημιουργηθεί μέσω υλικού και λογισμικού. Τουλάχιστον από τη δεκαετία του 1990, ορισμένοι κορυφαίοι φυσικοί και μαθηματικοί υποστηρίζουν ότι η φύση της συνείδησης είναι, στην πραγματικότητα, κβαντική.
Για παράδειγμα, α Έγγραφο 2011 σε συν-συγγραφέα του παγκοσμίου φήμης μαθηματικού φυσικού της Οξφόρδης Roger Penrose υποστηρίζει ότι «η συνείδηση εξαρτάται από βιολογικά ενορχηστρωμένο κβαντικό υπολογισμούς σε συλλογές μικροσωληνίσκων εντός εγκεφαλικών νευρώνων, ότι αυτοί οι κβαντικοί υπολογισμοί συσχετίζονται και ρυθμίζουν τη νευρωνική δραστηριότητα, και ότι Η συνεχής εξέλιξη του Schrödinger για κάθε κβαντικό υπολογισμό τερματίζεται σύμφωνα με το συγκεκριμένο σχήμα Diósi–Penrose (DP) της «αντικειμενικής αναγωγής» του κβαντική κατάσταση».
«Υπάρχει πολλή φιλοσοφική συζήτηση που λέει ότι ο εγκέφαλος λειτουργεί ως κβαντικός υπολογιστής», εξήγησε η Μιράντα. «Οι άνθρωποι ονειρεύονται ότι ίσως είναι πιθανό αν καταφέρναμε να συνδέσουμε τον εγκέφαλό μας με ένα κβαντική μηχανή, τότε γινόμαστε προέκταση της μηχανής ή η μηχανή γίνεται προέκταση της δικής μας εγκέφαλος."
(Ο Μιράντα είπε ότι προσωπικά δεν είναι «εντελώς πεπεισμένος» από το επιχείρημα ότι οι εγκέφαλοι ενεργούν σαν κβαντικοί υπολογιστές.)
Βήμα πρώτο σε ένα μακρύ ταξίδι
Προς το παρόν, πολλά από αυτά είναι μακριά - και πολύ μακριά. Θα χρειαστεί να γίνουν προόδους σε πολλούς τομείς: Η διαθεσιμότητα κβαντικών υπολογιστών (η επίδειξη που περιγράφηκε προηγουμένως πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας έναν προσομοιωμένο κβαντικό υπολογιστή), τη χρησιμότητα των κβαντικών αλγορίθμων, τις συνεχείς βελτιώσεις στην τεχνολογία ανάγνωσης εγκεφάλου και πολλά περισσότερο.
Το επόμενο βήμα, είπε ο συμμετέχων στο έργο καθηγητής Ενρίκε Σολάνο, διευθυντής της ερευνητικής ομάδας Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), «θα πάμε για ένα παγιδευμένο ιόν [κβαντικό υπολογιστή] ή ένα που βασίζεται σε spin qubits, τα οποία λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου και διασφαλίζουν ότι οι χρόνοι καθυστέρησης και συνοχής γίνονται σύμφωνος."
Το άνοιγμα αυτού του Κουτιού της Πανδώρας των κβαντικών υπολογιστών που ελέγχονται από τον εγκέφαλο θα είναι δύσκολο. Μιλάμε για χρόνια πριν αυτό γίνει πρακτικό για περισσότερα από μερικά πολλά υποσχόμενα demos. Αλλά οι μεγαλύτερες καινοτομίες συχνά απαιτούν χρόνο.
«Ο εγκέφαλος είναι το πιο περίπλοκο αντικείμενο που γνωρίζουμε μέχρι τώρα στο σύμπαν», είπε ο Solano στο Digital Trends. «Με αυτή την έννοια, εάν το συνδέσετε με μια πρωτόγονη διεπαφή, πρέπει να αποδεχτείτε ένα υπεραπλουστευμένο μοντέλο με ελάχιστα βιολογικά και έξυπνα χαρακτηριστικά».
Ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να είναι η λύση σε αυτό το πρόβλημα. Καλώς ήρθατε στο Quantum Brain Network, πράγματι.
Συστάσεις των συντακτών
- Μια εσωτερική ματιά στον στόχο της Lenovo να γεμίσει τον κόσμο με πιο βιώσιμους υπολογιστές
- Οι επιστήμονες μόλις πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη στον κβαντικό υπολογισμό
- Είστε περίεργοι για το μέλλον του Twitter; Το ίδιο και το βρετανικό κοινοβούλιο
- Οι ερευνητές δημιουργούν «κομμάτι παζλ που λείπει» στην ανάπτυξη του κβαντικού υπολογισμού
- Η αστυνομία του Ηνωμένου Βασιλείου που αναμένει να καταστρέψει μια φάρμα κατσαρόλας σκοντάφτει στο ορυχείο κρυπτονομισμάτων
