Abban a laborban, amely összeköti az agyat a kvantumszámítógépekkel

Az Egyesült Királyság Plymouth Egyetemének egyik termében a Ph.D. diák ül a számítógép előtt, csukott szemmel, mintha meditálna. A fején fekete úszósapka látható, de valójában egy elektroencefalogram (EEG) olvasó, amely érzékeli a fejbőrén áthaladó elektromos aktivitást. Előtte a monitoron egy drótvázas földgömb képe látható, két ponttal „1” és „0” jelzéssel. A földgömb közepén, mint egy egymutatós óra, van egy nyíl, amely a kettő között ingadozik. pontokat. Ahogy a tanuló arckifejezését ellazulásról tágra nyílt szemű izgatottságra változtatja, a nyíl megrándul és mozog. Néhány másodpercenként beír egy új számjegyet.

Lehet, hogy nem tűnik soknak (és jelenleg még nagyon korai ez a munka), de ennek ellenére lenyűgöző dolog. Ahogy a tanuló agyi mintázatait nyugodtról energikusra, majd újra visszaállítja, alfa- és béta-hullámokat termel, amelyeket aztán manipulálják a szimulált qubiteket – a kvantumszámítás elemi egységét, amely a kvantumfizika matematikáját tükrözi – semmi mással, mint a hatalommal a gondolaté.

"Ha arra oktatod magad, hogy ezt a kétféle hullámot keltsd, akkor küldhetsz valamiféle morze-kódot a számítógépedre." Eduardo Miranda professzor a Plymouth Egyetem munkatársa elmondta a Digital Trendsnek. „Az a probléma, hogy jelenleg nyolc másodpercbe telik egy parancs generálása, mert az EEG nagyon lassú. Az elemzéshez sok feldolgozásra van szükségünk. És ez az elemzés nem olyan pontos, ezért sokszor kell ellenőriznünk, hogy a kód valóban az-e, amit az illető elő akar állítani.”

Üdvözöljük a kvantumprogramozás világának kissé ingatag, kísérletező lépéseiben az agy-számítógép interfészen keresztül. Alkotói szerint ez a csapat által Quantum Brain Networknek (rövidítve QBraiN) nevezett építés kezdete. És megvan benne a lehetőség egy csomó olyan dolog megtételére, amelyek miatt érdemes izgulni.

Több, mint az alkatrészek összessége vagy egy kenyérpirító-hűtő?

Ha láttad a technológiai horizonton felvillanó legizgalmasabb technológiák listáját, akkor szinte biztosan találkoztál az agy-számítógép interfész (BCI) és a kvantumszámítógép kifejezésekkel.

A BCI egy divatos terminológia a számítógép agyi jelek segítségével történő vezérlésére. Míg minden kézi bevitellel rendelkező eszközt technikailag az agy vezérel – igaz, általában közvetítőn, például ujjakon vagy hangon keresztül –, A BCI lehetővé teszi ezeknek a parancsoknak a külvilág felé történő elküldését anélkül, hogy az agyból először a perifériás idegekre, ill. izmok.

A kvantumszámítógépek pedig a Következő nagy dolog a számítástechnikában. Először az 1980-as években javasolták, bár csak most kezdenek technikai valósággá válni, a kvantumszámítás a számítógép-architektúra egy teljesen új megközelítésére utal. Nemcsak sokkal erősebb lesz, mint a meglévő klasszikus számítógépek, hanem lehetővé is teszi ezt olyan dolgokat elérni, amelyek még a mai szuperszámítógépek millióinak leláncolásával is lehetetlenek lennének együtt. Ha hiszel a támogatóiknak, ők lehetnek a válasz az elkerülhetetlenre az általunk ismert Moore-törvény vége.

Bár a BCI-k és a kvantumszámítógépek kétségtelenül ígéretes technológiák, amelyek a történelem egyazon pontján jelennek meg, a kérdés az, hogy miért kell ezeket összehozni – pontosan ez az, ami Az Egyesült Királyság Plymouth Egyeteme, a spanyol Valenciai Egyetem és a Sevillai Egyetem, a német Kipu Quantum és a kínai Sanghaji Egyetem kutatóiból álló konzorcium keres csinálni.

A technológusok nem szeretnek jobban, mint ígéretes koncepciókat vagy technológiákat összekeverni abban a hitben, hogy ha egyesülnek, akkor ezek többet képviselnek, mint a részeik összege. Néha ez pompásan működik. Ahogy Andrew Chen kockázati tőkebefektető leírja könyvében A hidegindítási probléma, az Instagram a kamerával felszerelt okostelefonok megjelenését és a közösségi média egyidejű erőteljes hálózati hatásait kihasználva a történelem egyik leggyorsabban növekvő alkalmazásává vált.

Két kötelező technológia alkalmazása és ezek kombinálása azonban nem mindig működik. Tim Cook, az Apple vezérigazgatója egyszer azt suttogta, hogy „egy kenyérpirítót és hűtőszekrényt össze lehet hozni, de ezek a dolgok valószínűleg nem lesznek kellemesek a felhasználó számára”.

Mi teszi tehát az agy által vezérelt kvantumszámítást az előbbi példájaként, a több, mint a részek összege klub tagjaként, és nem a kenyérpirító-hűtő probléma tünete? Az a 2022 elején megjelent cikk, a fent említett kutatókonzorcium azt írja, hogy: „Előrelátjuk a wetware és hardver eszközök erősen összekapcsolt hálózatainak fejlesztését, amelyek feldolgozzák a klasszikus ill. kvantumszámítási rendszerek, agy-számítógép interfészek és A.I. Az ilyen hálózatok nem hagyományos számítástechnikai rendszereket és az ember-gép új módozatait foglalják magukban kölcsönhatás."

Használati esetek bőven

A Quantum Brain Network legjelentősebb – és ha működik, azonnal átalakító – alkalmazása az, hogy segíti a BCI-k jobb működését. Az agyunk hihetetlenül összetett. 100 milliárd neuronnal büszkélkedhetnek, amelyek kvadrillióknyi kapcsolatból álló óriási hálózatokat alkotnak, amelyek apró elektromos impulzusokon keresztül folyamatosan kommunikálnak egymással. Ma a tudomány képes rögzíteni az agy egyes részei közötti kommunikációt, a legkisebb neuron-neuron interakciótól a neuronhálózatok közötti nagyobb kommunikációig.

Ez azonban jellemzően rendkívül speciális technológiát, például funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI) jelentett, amely csak a legjobb kutatólaboratóriumokban érhető el. Az EEG tompa műszerére támaszkodó BCI-kísérletek általában viszonylag leegyszerűsítik, hogy mit tudnak tenni: Mondjuk annak eldöntése, hogy egy személy a kék vagy a piros színre gondol-e, vagy egy drónt fel-le vagy balra mozgat. jobb. Hiányzik belőlük az árnyalat.

Ez most megváltozik – magyarázta Miranda. „Kezdünk hozzáférni a jó hardverekhez. Egyre jobb az EEG szkennelés színt vall.”

A jobb agyhullám-érzékelő hardver azonban csak egy darabja a kirakósnak. Hasonlatként képzeljük el, hogy egy rendkívül pontos mikrofont helyezünk el egy futballstadion közepén. A mikrofon olyan erős, hogy képes felvenni minden hangot, amit a stadionban tartózkodó rajongók ezrei adnak ki, függetlenül attól, hogy hangosan ujjonganak, vagy csendesen csámcsognak egy hotdogot. Azonban bármilyen lenyűgöző is lenne ez, a megfelelő hangszűrő szoftver nélkül nem tudna többet tenni, mint a tömeg zajának összesített, formátlan tömegét hallgatni. Egy ilyen mikrofon önmagában nem segít meghatározni például, hogy mit mond a 77A ülésen ülő személy.

Amire szüksége van, az nem csak a képesség rekord ezt az információt, hanem azt is dekódolni és tedd hasznossá. És gyorsan. Ez az, amit a kvantumszámítás megtehet, ha kiváló képességeit használja fel a jobb feldolgozásra elképzelhetetlen mennyiségű elektromos agyi impulzus, amely szükséges a szándékok és gondolatok megértéséhez előfordulnak.

„A BCI-nek valós idejű vezérlésre van szüksége” – folytatta Miranda. „Úgy gondolom, hogy a kvantumszámítás biztosítja azt a sebességet, amelyre szükségünk van a feldolgozáshoz… [Jelenleg] nem tudjuk kitalálni, mit jelent ez a sok zavaros információ, amit az EEG-vel kapunk. Ha tehetjük, akkor elkezdhetnénk osztályozni a jeleket, és felcímkézni bizonyos viselkedéseket, amelyekre kényszerítjük magunkat.”

Talán nem is lenne szükség erőlködni, hogy előidézzük ezeket a viselkedéseket. Ahogy Azeem Azhar írja 2021-es könyvében Exponenciális, az agy-számítógép interfészek ígérete az, hogy képesek leszünk „kiszedni a fejünkből az idegi tevékenységet, még mielőtt az gondolattá formálódna”. Csakúgy, mint az ajánlórendszerek – például a Spotify, a Netflix és az Amazon által használtak – meg akarják mutatni, mit szeretnénk fogyasztani. sőt mi magunk döntöttünk, így a BCI-k is olvasni fogják az alig tudatos gondolkodási mintáinkat, és hasznos információkat extrapolálnak őket.

Ez lehet egy intelligens otthon irányítása vagy egy robot, a megfelelő kontextuális információk megfelelő pillanatban történő felbukkanása, vagy finomabb mozgás biztosítása az idegrendszer által vezérelt protézis számára. Miranda kisállat-használati ügyében, amelyen már évek óta dolgozik, lehetséges segítsen a bezárt szindrómában szenvedőknek hogy gyorsabban kommunikáljon a külvilággal.

A kvantum metaverzum?

Aztán ott van a lehetőség, hogy az agyat magával a kvantumszámítógéppel való interakcióra használjuk, ahelyett, hogy csak bootstrap feldolgozásra használnák. "A jövőben lehetséges lehet a kvantumállapotok befolyásolása egy kvantumgépben mentális állapotokkal" - mondta Miranda. "Nem megyek el odáig, hogy azt mondanám, hogy képesek leszünk összefonni az agyunkat kvantumszámítógépekkel, de képesek leszünk közvetlenebb kommunikációra a kvantumállapotokkal."

Ez lehet egy kvantumszámítógép programozása, nem a demonstráció nehézkes módján, hanem egyszerűen úgy, hogy a kívánt kimenetre gondol, és hagyja, hogy a gép azonnal beprogramozza a megfelelő kódot. Képzelje el úgy, mint egy evolúciós számítástechnika (ahol megadja a kívánt kimenetet, és hagyja, hogy a gép kitalálja a hozzá vezető kreatív utat) szuperpozíciós szteroidokon.

A projektben részt vevő kutatók egy része szintén izgatottan várja az általuk kvantumnak nevezett kvantum létrehozását metaverzum. (És ha úgy gondolja, hogy a jelenlegi szabályos metaverzum fogalma homályos a szélein, próbálja meg a fejét a kvantumekvivalens köré tekerni!). Valahogy mégis sok értelme van az ötletnek. A.I. A kutatók régóta azt képzelték – és valójában ez támasztja alá a valódi mesterséges intelligencia teljes fogalmát –, hogy az agy nedves szoftverét hardveren és szoftveren keresztül újra elő lehet hozni. Legalább az 1990-es évek óta néhány vezető fizikus és matematikus azzal érvel, hogy a tudat természete valójában kvantum.

Például a 2011-es lap A világhírű oxfordi matematikus fizikus, Roger Penrose társszerzője szerint „a tudat a biológiailag hangszerelt kvantumtól függ az agyi neuronokon belüli mikrotubulusok gyűjteményében végzett számítások, hogy ezek a kvantumszámítások korrelálnak és szabályozzák az idegsejtek aktivitását, és Az egyes kvantumszámítások folyamatos Schrödinger-evolúciója a diósi–Penrose-féle (DP) „objektív redukciós” séma szerint végződik. kvantumállapot."

„Sok filozófiai vita folyik arról, hogy az agy kvantumszámítógépként működik” – magyarázta Miranda. „Az emberek arról álmodoznak, hogy talán lehetséges, hogy ha sikerült összekapcsolnunk az agyunkat a kvantumgép, akkor a gép kiterjesztése leszünk, vagy a gép a mi meghosszabbításunk lesz agy."

(Miranda azt mondta, hogy őt személyesen nem győzi meg „teljesen” az az érv, hogy az agy kvantumszámítógépként működik.)

Lépj egyet egy hosszú úton

Egyelőre ennek nagy része távoli – és távoli. Több területen is előre kell lépni: a kvantumszámítógépek elérhetősége (a korábban ismertetett demó végrehajtása megtörtént szimulált kvantumszámítógép használatával), a kvantumalgoritmusok hasznossága, az agyolvasási technológia folyamatos fejlesztése és sok minden több.

A következő lépés – mondta a projekt résztvevője Enrique Solano professzor, a Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) kutatócsoport igazgatója, „a csapdába esett ionokért [kvantum számítógép] vagy egy spin qubiten alapuló, amely szobahőmérsékleten működik, és biztosítja, hogy a késleltetési és koherenciaidők növekedjenek összeegyeztethető."

Az agy által vezérelt kvantumszámítástechnika Pandora szelencéjének kinyitása nehéz lesz. Évekről beszélünk, amíg ez nem csak néhány ígéretes demó esetében válik gyakorlatiassá. De a legnagyobb újításokhoz gyakran idő kell.

„Az agy a legösszetettebb objektum, amelyet eddig ismertünk az univerzumban” – mondta Solano a Digital Trendsnek. "Ebben az értelemben, ha egy primitív interfésszel kapcsolja össze, el kell fogadnia annak túlságosan leegyszerűsített modelljét minimális biológiai és intelligens tulajdonságokkal."

A kvantumszámítás lehet a megoldás erre a problémára. Üdvözöljük a Quantum Brain Networkben, valóban.

Szerkesztői ajánlások

• Betekintés a Lenovo azon célkitűzésébe, hogy fenntarthatóbb számítógépekkel töltse meg a világot
• A tudósok áttörést értek el a kvantumszámítás terén
• Kíváncsi a Twitter jövőjére? Ilyen az Egyesült Királyság parlamentje is
• A kutatók „hiányzó kirakós darabot” hoznak létre a kvantumszámítástechnika fejlesztése során
• Az Egyesült Királyság rendőrsége egy edényfarm felszámolására számítva ehelyett kriptovaluta bányába botlik