Di dalam lab yang menghubungkan otak ke komputer kuantum

Di sebuah ruangan di Universitas Plymouth Inggris, Ph.D. siswa sedang duduk di depan komputer, mata tertutup seolah-olah dia sedang bermeditasi. Di kepalanya terlihat seperti topi renang hitam, tetapi sebenarnya adalah pembaca elektroensefalogram (EEG) yang merasakan aktivitas listrik melewati kulit kepalanya. Di depannya, di monitor, ada gambar bola dunia wireframe dengan dua titik bertanda "1" dan "0". Di tengah dunia, seperti jam dengan satu tangan, ada panah yang berosilasi di antara keduanya poin. Saat siswa mengubah ekspresinya dari salah satu relaksasi menjadi salah satu agitasi dengan mata terbelalak, panah berkedut dan bergerak. Setiap beberapa detik, dia memasukkan digit baru.

Ini mungkin tidak terlihat banyak (dan saat ini, ini masih sangat awal untuk pekerjaan ini), tetapi tetap saja ini hal yang menarik. Saat siswa mengubah pola otaknya dari tenang menjadi berenergi dan kembali lagi, ia menghasilkan gelombang alfa dan beta yang kemudian menjadi terbiasa memanipulasi qubit simulasi – unit dasar dalam komputasi kuantum, mencerminkan matematika fisika kuantum – menggunakan tidak lebih dari kekuatan pemikiran.

“Jika Anda melatih diri untuk menghasilkan dua jenis gelombang ini, maka Anda dapat mengirimkan semacam kode Morse ke komputer,” profesor Eduardo Miranda dari University of Plymouth kepada Digital Trends. “Masalahnya adalah butuh delapan detik untuk menghasilkan satu perintah saat ini karena EEG sangat lambat. Kami membutuhkan banyak pemrosesan untuk menganalisisnya. Dan analisis ini tidak begitu akurat, jadi kami harus terus memeriksa berkali-kali untuk melihat apakah kode tersebut benar-benar yang ingin dihasilkan oleh orang tersebut.”

Selamat datang di langkah tentatif dunia pemrograman kuantum yang agak goyah melalui antarmuka otak-komputer. Menurut penciptanya, ini adalah awal dari konstruksi yang oleh tim disebut Quantum Brain Network (disingkat QBraiN). Dan itu memiliki potensi untuk melakukan banyak hal yang layak untuk digembirakan.

Lebih dari jumlah bagian-bagiannya atau kulkas pemanggang roti?

Jika Anda pernah melihat daftar teknologi paling menarik yang saat ini berkilauan di cakrawala teknologi, Anda hampir pasti menemukan istilah antarmuka otak-komputer (BCI) dan komputer kuantum.

BCI adalah terminologi mewah untuk cara mengendalikan komputer menggunakan sinyal otak. Sementara setiap perangkat dengan input manual secara teknis dikendalikan oleh otak – meskipun biasanya melalui perantara seperti jari atau suara – sebuah BCI memungkinkan untuk mengirimkan perintah ini ke dunia luar tanpa harus terlebih dahulu mengeluarkan dari otak ke saraf tepi atau otot.

Komputer kuantum, sementara itu, mewakili Hal Besar Berikutnya dalam komputasi. Pertama kali diusulkan pada 1980-an, meskipun baru sekarang mulai menjadi kenyataan teknis, komputasi kuantum mengacu pada pendekatan yang sama sekali baru untuk arsitektur komputer. Ini tidak hanya jauh lebih kuat daripada komputer klasik yang ada, tetapi juga memungkinkan untuk mencapai hal-hal yang mustahil bahkan dengan jutaan superkomputer saat ini dirantai bersama. Mereka bisa, jika Anda percaya pendukung mereka, menjadi jawaban yang tak terelakkan akhir Hukum Moore seperti yang kita kenal.

Namun, sementara BCI dan komputer kuantum tidak diragukan lagi merupakan teknologi menjanjikan yang muncul pada titik yang sama dalam sejarah, pertanyaannya adalah mengapa menyatukan mereka – yang persis seperti apa konsorsium peneliti dari Universitas Plymouth Inggris, Universitas Valencia Spanyol dan Universitas Seville, Kipu Quantum Jerman, dan Universitas Shanghai China sedang mencari melakukan.

Para teknolog menyukai tidak lebih dari menyatukan konsep atau teknologi yang menjanjikan dengan keyakinan bahwa, ketika bersatu, mereka akan mewakili lebih dari sekadar jumlah bagian-bagiannya. Terkadang ini bekerja dengan sangat baik. Seperti yang dijelaskan oleh pemodal ventura Andrew Chen dalam bukunya Masalah Mulai Dingin, Instagram memanfaatkan munculnya smartphone yang dilengkapi kamera dan efek jaringan media sosial yang kuat secara simultan untuk menjadi salah satu aplikasi dengan pertumbuhan tercepat dalam sejarah.

Mengambil dua teknologi yang harus dimiliki dan menggabungkannya tidak selalu berhasil. CEO Apple Tim Cook pernah menyindir bahwa "Anda dapat menyatukan pemanggang roti dan lemari es, tetapi, Anda tahu, hal-hal itu mungkin tidak akan menyenangkan pengguna."

Jadi apa yang membuat komputasi kuantum yang dikendalikan otak sebagai contoh dari yang pertama, anggota klub lebih dari jumlah bagiannya, dan bukan gejala dari masalah pemanggang roti-kulkas? Di sebuah makalah yang diterbitkan pada awal 2022, konsorsium peneliti yang disebutkan di atas menulis bahwa: “Kami meramalkan pengembangan jaringan perangkat basah dan perangkat keras yang sangat terhubung, memproses klasik dan sistem komputasi kuantum, dimediasi oleh antarmuka otak-komputer dan A.I. Jaringan semacam itu akan melibatkan sistem komputasi yang tidak konvensional dan modalitas baru manusia-mesin interaksi."

Banyak kasus penggunaan

Aplikasi Quantum Brain Network yang paling signifikan – dan, jika berhasil, segera transformatif – akan membantu BCI bekerja lebih baik. Otak kita sangat kompleks. Mereka membanggakan 100 miliar neuron, membentuk jaringan raksasa dengan kuadriliun koneksi dalam komunikasi konstan satu sama lain melalui impuls listrik kecil. Saat ini, sains mampu merekam cara bagian-bagian otak berkomunikasi, dari interaksi neuron-ke-neuron terkecil hingga komunikasi yang lebih besar antara jaringan neuron.

Tetapi melakukan ini biasanya melibatkan teknologi yang sangat terspesialisasi, seperti pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI), yang hanya tersedia di laboratorium penelitian teratas. Eksperimen BCI yang mengandalkan instrumen tumpul EEG cenderung relatif sederhana dalam apa yang dapat mereka lakukan: Katakanlah, memutuskan apakah seseorang memikirkan warna biru atau merah, atau membuat drone bergerak ke atas dan ke bawah atau ke kiri dan ke bawah Kanan. Mereka kurang nuansa.

Itu sekarang berubah, jelas Miranda. “Kami mulai memiliki akses ke perangkat keras yang bagus. Pemindaian EEG semakin baik keluar.”

Namun, perangkat keras penginderaan gelombang otak yang lebih baik hanyalah satu bagian dari teka-teki. Sebagai analogi, bayangkan sebuah mikrofon yang luar biasa akurat ditempatkan di tengah stadion sepak bola. Mikrofonnya sangat kuat sehingga mampu menangkap setiap suara yang dibuat oleh ribuan penggemar di stadion, terlepas dari apakah mereka bersorak keras atau diam-diam mengunyah hotdog. Namun, betapapun mengesankannya hal ini, tanpa perangkat lunak pemfilteran audio yang tepat, Anda tidak akan dapat melakukan lebih dari sekadar mendengarkan kumpulan kebisingan kerumunan yang tidak berbentuk. Dengan sendirinya, mikrofon seperti itu tidak akan membantu Anda menentukan, misalnya, apa yang dikatakan oleh orang di kursi 77A.

Yang Anda butuhkan bukan hanya kemampuan untuk catatan informasi ini, tetapi juga untuk membaca sandi itu dan membuatnya berguna. Dan cepat. Inilah yang dapat dilakukan komputasi kuantum dengan menggunakan kemampuan superiornya untuk membantu memproses data dengan lebih baik jumlah impuls listrik otak yang tak terbayangkan yang diperlukan untuk memahami niat dan pikiran sebagai mereka terjadi.

“BCI membutuhkan real-time control,” lanjut Miranda. “Saya pikir komputasi kuantum dapat memberikan kecepatan yang kami butuhkan untuk melakukan pemrosesan ini… [Saat ini] kami tidak dapat mengetahui apa arti semua informasi berantakan yang kami dapatkan dengan EEG ini. Jika kita bisa, kita bisa mulai mengklasifikasikan sinyal dan melabeli perilaku tertentu yang kita paksakan untuk kita hasilkan.”

Mungkin berusaha keras untuk menghasilkan perilaku ini bahkan tidak diperlukan. Seperti yang ditulis Azeem Azhar dalam bukunya tahun 2021 Eksponensial, janji antarmuka otak-komputer adalah untuk dapat "memungut aktivitas saraf dari kepala kita bahkan sebelum itu terbentuk menjadi pikiran". Sama seperti sistem pemberi rekomendasi – seperti yang digunakan oleh Spotify, Netflix, dan Amazon – berusaha menunjukkan kepada kita apa yang ingin kita konsumsi sebelumnya kami bahkan telah memutuskan untuk diri kami sendiri, demikian juga BCI akan membaca pola pikir kami yang hampir tidak sadar dan mengekstrapolasi informasi yang berguna darinya mereka.

Itu bisa mengendalikan rumah pintar atau robot, memunculkan informasi kontekstual yang tepat pada saat yang tepat, atau memberikan gerakan yang lebih halus ke prostesis yang dikendalikan saraf. Dalam kasus penggunaan hewan peliharaan Miranda, yang telah dia kerjakan selama bertahun-tahun, bisa saja membantu orang dengan sindrom terkunci untuk lebih berkomunikasi dengan cepat dengan dunia luar.

Metaverse kuantum?

Lalu ada kemungkinan menggunakan otak untuk berinteraksi dengan komputer kuantum itu sendiri, daripada hanya menggunakannya untuk pemrosesan bootstrap. “Di masa depan, dimungkinkan untuk memengaruhi keadaan kuantum dalam mesin kuantum dengan keadaan mental,” kata Miranda. “Saya tidak akan terlalu jauh mengatakan bahwa kita akan dapat melibatkan otak kita dengan komputer kuantum, tetapi kita akan dapat melakukan komunikasi yang lebih langsung dengan keadaan kuantum.”

Itu bisa memprogram komputer kuantum tidak dengan cara demonstrasi yang kikuk, tetapi hanya dengan memikirkan output yang diinginkan dan membiarkan mesin memprogram kode yang tepat secara instan. Bayangkan itu seperti komputasi evolusioner (di mana Anda menyatakan hasil yang diinginkan dan membiarkan mesin mengetahui jalur kreatifnya) pada steroid superposisi.

Beberapa peneliti di proyek ini juga bersemangat dengan prospek menciptakan apa yang mereka sebut sebagai kuantum metaverse. (Dan jika Anda berpikir saat ini konsep metaverse reguler kabur di sekitar tepinya, coba dan lingkarkan kepala Anda di sekitar kuantum yang setara!). Namun, entah bagaimana, idenya sangat masuk akal. AI para peneliti telah lama membayangkan – dan, sungguh, ini mendasari seluruh gagasan tentang kecerdasan buatan sejati – bahwa perangkat basah otak dapat diciptakan kembali melalui perangkat keras dan perangkat lunak. Sejak setidaknya tahun 1990-an, beberapa fisikawan dan matematikawan terkemuka telah berargumen bahwa sifat kesadaran sebenarnya adalah kuantum.

Misalnya, a makalah tahun 2011 ditulis bersama oleh fisikawan matematika Oxford yang terkenal di dunia, Roger Penrose, berpendapat bahwa “kesadaran bergantung pada kuantum yang diatur secara biologis. perhitungan dalam kumpulan mikrotubulus di dalam neuron otak, bahwa perhitungan kuantum ini berkorelasi dengan dan mengatur aktivitas saraf, dan bahwa evolusi Schrödinger yang berkelanjutan dari setiap perhitungan kuantum berakhir sesuai dengan skema Diósi–Penrose (DP) spesifik dari 'reduksi objektif' dari keadaan kuantum.”

“Ada banyak perdebatan filosofis yang mengatakan bahwa otak berfungsi sebagai komputer kuantum,” jelas Miranda. “Orang-orang bermimpi bahwa mungkin saja jika kita berhasil menghubungkan otak kita dengan a mesin kuantum, lalu kita menjadi perpanjangan dari mesin atau mesin menjadi perpanjangan dari kita otak."

(Miranda mengatakan bahwa dia secara pribadi tidak "sepenuhnya yakin" dengan argumen bahwa otak bertindak seperti komputer kuantum.)

Langkah pertama dalam perjalanan panjang

Untuk saat ini, banyak dari ini jauh - dan jauh. Kemajuan perlu dilakukan di berbagai bidang: Ketersediaan komputer kuantum (demo yang dijelaskan sebelumnya telah dilakukan menggunakan komputer kuantum yang disimulasikan), kegunaan algoritme kuantum, peningkatan berkelanjutan dalam teknologi membaca otak, dan banyak lagi lagi.

Langkah selanjutnya, kata peserta proyek profesor Enrique Solano, direktur kelompok penelitian Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), adalah “mencari ion-terperangkap [kuantum komputer] atau yang berbasis spin qubit, yang bekerja pada suhu kamar, dan memastikan waktu latensi dan koherensi menjadi kompatibel."

Membuka Kotak Pandora dari komputasi kuantum yang dikendalikan otak ini akan sulit. Kami berbicara tentang bertahun-tahun sebelum ini menjadi praktis untuk lebih dari sekadar beberapa demo yang menjanjikan. Tetapi inovasi terbesar seringkali membutuhkan waktu.

“Otak adalah objek paling kompleks yang kita ketahui hingga saat ini di alam semesta,” kata Solano kepada Digital Trends. "Dalam pengertian ini, jika Anda menghubungkannya dengan antarmuka primitif, Anda harus menerima model yang terlalu disederhanakan dengan fitur biologis dan cerdas yang minimal."

Komputasi kuantum dapat menjadi solusi untuk masalah itu. Selamat datang di Jaringan Otak Kuantum.

Rekomendasi Editor

• Sekilas tentang tujuan Lenovo mengisi dunia dengan komputer yang lebih ramah lingkungan
• Para ilmuwan baru saja mencapai terobosan dalam komputasi kuantum
• Penasaran dengan masa depan Twitter? Begitu juga parlemen Inggris
• Para peneliti membuat 'bagian jigsaw yang hilang' dalam pengembangan komputasi kuantum
• Polisi Inggris berharap untuk menghancurkan peternakan pot tersandung ke tambang cryptocurrency sebagai gantinya