בתוך המעבדה שמחברת מוחות למחשבים קוונטיים

בחדר באוניברסיטת פלימות' בבריטניה, דוקטור ד'. תלמיד יושב ליד מחשב, עיניים עצומות כאילו הוא עושה מדיטציה. על ראשו יש מה שנראה כמו כובע שחייה שחור, אבל הוא למעשה קורא אלקטרואנצפלוגרמה (EEG) שחש את הפעילות החשמלית העוברת על הקרקפת שלו. מולו, על הצג, יש תמונה של כדור מסגרת עם שתי נקודות המסומנות "1" ו-"0". במרכז הגלובוס, כמו שעון עם מחוג יחיד, נמצא חץ שמתנדנד בין השניים נקודות. כשהתלמיד משנה את הבעתו מביטוי של רגיעה לזו של תסיסה פעורת עיניים, החץ מתעוות ונע. כל מספר שניות הוא מזין ספרה חדשה.

זה אולי לא נראה הרבה (וכרגע, זה עדיין ימים מוקדמים לעבודה הזו), אבל זה בכל זאת דברים מרתקים. כשהתלמיד משנה את דפוסי המוח שלו מרגוע למלא אנרגיה וחוזר חלילה, הוא מייצר גלי אלפא ובטא שאחר כך רגילים לבצע מניפולציה של קיוביטים מדומים - יחידת היסוד במחשוב קוונטי, המשקפת את המתמטיקה של הפיזיקה הקוונטית - באמצעות לא יותר מאשר הכוח של מחשבה.

"אם אתה מאמן את עצמך לייצר את שני סוגי הגלים האלה, אתה יכול לשלוח סוג של קוד מורס למחשב," פרופסור אדוארדו מירנדה

מאוניברסיטת פלימות' אמר ל-Digital Trends. "הבעיה היא שלוקח שמונה שניות ליצור פקודה אחת כרגע כי ה-EEG איטי מאוד. אנחנו צריכים הרבה עיבוד כדי לנתח את זה. והניתוח הזה לא כל כך מדויק, אז אנחנו צריכים להמשיך לבדוק פעמים רבות כדי לראות אם הקוד הוא באמת מה שהאדם רוצה לייצר".

ברוכים הבאים לשלבים המטלטלים והמהוסים משהו של עולם התכנות הקוונטי באמצעות ממשק מוח-מחשב. לפי יוצריו, זוהי תחילת הבנייה של מה שהצוות מכנה רשת המוח הקוונטית (בקיצור של QBraiN). ויש לו פוטנציאל לעשות המון דברים ששווה להתרגש מהם.

יותר מסך חלקיו או טוסטר-מקרר?

אם ראית רשימה כלשהי של הטכנולוגיות המרגשות ביותר שמנצנצות כרגע באופק הטכנולוגי, כמעט בוודאות נתקלת במונחים ממשק מוח-מחשב (BCI) ומחשב קוונטי.

BCI הוא טרמינולוגיה מפוארת לדרך לשלוט במחשב באמצעות אותות מוח. בעוד שכל מכשיר עם קלט ידני נשלט טכנית על ידי המוח - אם כי בדרך כלל באמצעות מתווך כמו אצבעות או קול - BCI מאפשר לשלוח פקודות אלו לעולם החיצון מבלי שתצטרך תחילה פלט מהמוח לעצבים היקפיים או שרירים.

מחשבים קוונטיים, בינתיים, מייצגים את הדבר הגדול הבא בתחום המחשוב. הוצע לראשונה בשנות ה-80, למרות שרק עכשיו מתחיל להפוך למציאות טכנית, מחשוב קוונטי מתייחס לגישה חדשה לחלוטין לארכיטקטורת מחשבים. זה לא רק יהיה הרבה יותר חזק ממחשבים קלאסיים קיימים, אלא גם יאפשר זאת להשיג דברים שיהיו בלתי אפשריים אפילו עם מיליוני מחשבי העל של ימינו כבולים יַחַד. הם יכולים, אם תאמינו לתומכיהם, להיות התשובה לבלתי נמנע סוף חוק מור כפי שאנו מכירים אותו.

עם זאת, בעוד BCIs ומחשבים קוונטיים הם ללא ספק טכנולוגיות מבטיחות שצצות באותה נקודה בהיסטוריה, השאלה היא מדוע להפגיש אותם יחד - וזה בדיוק מה קונסורציום של חוקרים מאוניברסיטת פלימות' בבריטניה, אוניברסיטת ולנסיה בספרד ואוניברסיטת סביליה, מאוניברסיטת Kipu Quantum בגרמניה ומאוניברסיטת שנגחאי בסין מחפשים לעשות.

טכנולוגים לא אוהבים יותר מאשר שילוב של מושגים או טכנולוגיות מבטיחים מתוך אמונה שכאשר הם מאוחדים, הם ייצגו יותר מסך חלקיהם. לפעמים זה עובד בצורה מפוארת. כפי שמתאר איש ההון סיכון אנדרו צ'ן בספרו בעיית ההתחלה הקרה, אינסטגרם מינפה את הופעת הסמארטפונים המצוידים במצלמה ואת השפעות הרשת העוצמתיות בו-זמנית של המדיה החברתית כדי להפוך לאחת האפליקציות הצומחות ביותר בהיסטוריה.

לקיחת שתי טכנולוגיות חובה ולשלב ביניהן לא תמיד עובד. מנכ"ל אפל, טים קוק, צייץ פעם כי "אתה יכול לאחד טוסטר ומקרר, אבל, אתה יודע, הדברים האלה כנראה לא יהיו נעימים למשתמש".

אז מה הופך מחשוב קוונטי מבוקר מוח לדוגמא של הראשון, חבר במועדון יותר מסכום חלקיו, ולא סימפטומטי לבעיית הטוסטר-מקרר? ב מאמר שפורסם בתחילת 2022, קונסורציום החוקרים הנ"ל כותב כי: "אנו צופים פיתוח של רשתות מחוברות מאוד של התקני רטוב וחומרה, עיבוד קלאסי מערכות מחשוב קוונטי, בתיווך ממשקי מוח-מחשב ו-A.I. רשתות כאלה יכללו מערכות מחשוב לא שגרתיות ואופנים חדשים של אדם-מכונה אינטראקציה."

מקרי שימוש בשפע

היישום המשמעותי ביותר - ואם הוא עובד, הטרנספורמטיבי באופן מיידי - של רשת Quantum Brain Network הוא שהוא יעזור ל-BCIs לעבוד טוב יותר. המוח שלנו מורכב להפליא. הם מתהדרים ב-100 מיליארד נוירונים, היוצרים רשתות ענק עם קוודריליונים של קשרים בתקשורת מתמדת זה עם זה באמצעות דחפים חשמליים זעירים. כיום, המדע מסוגל לתעד את האופן שבו חלקים במוח מתקשרים, מהאינטראקציה הקטנה ביותר של נוירון-נוירון ועד לתקשורת גדולה יותר בין רשתות נוירונים.

אבל ביצוע זה היה כרוך בדרך כלל בטכנולוגיה מתמחה במיוחד, כגון הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI), שזמינה רק במעבדות מחקר מובילות. ניסויי BCI המסתמכים על המכשיר הקהה של EEG נוטים להיות פשטניים יחסית במה שהם יכולים לעשות: נגיד, להחליט אם אדם חושב על הצבע הכחול או האדום, או גורם לרחפן לנוע למעלה ולמטה או שמאלה ימין. חסר להם ניואנסים.

זה משתנה עכשיו, הסבירה מירנדה. "מתחילים לקבל גישה לחומרה טובה. סריקת EEG טובה יותר ויותר יוצא.”

חומרה טובה יותר של חישת גלי מוח היא רק חלק אחד מהפאזל. כאנלוגיה, דמיינו שיש מיקרופון מדויק בצורה יוצאת דופן במרכז אצטדיון כדורגל. המיקרופון כל כך חזק שהוא מסוגל לקלוט כל צליל שנשמע על ידי אלפי האוהדים באצטדיון, ללא קשר אם הם מריעים בקול רם או לועסים בשקט נקניקייה. עם זאת, עד כמה שזה יהיה מרשים, ללא תוכנת סינון האודיו הנכונה, לא תוכל לעשות יותר מאשר להאזין למסה מצטברת וחסרת צורה של רעשי קהל. כשלעצמו, מיקרופון כזה לא יעזור לך לקבוע, למשל, מה נאמר על ידי האדם במושב 77A.

מה שאתה צריך זה לא רק את היכולת תקליט המידע הזה, אלא גם ל לְפַעֲנֵחַ אותו ולהפוך אותו לשימושי. ומהר. זה מה שמחשוב קוונטי יכול לעשות על ידי שימוש ביכולות המעולות שלו כדי לעזור לעבד טוב יותר את כמות בלתי נתפסת של דחפים חשמליים במוח הדרושים כדי להבין כוונות ומחשבות הם מתרחשים.

"BCI זקוקה לשליטה בזמן אמת", המשיכה מירנדה. "אני חושב שמחשוב קוונטי יכול לספק את המהירות שאנחנו צריכים כדי לבצע את העיבוד הזה... [כרגע] אנחנו לא יכולים להבין מה המשמעות של כל המידע המבולגן הזה שאנחנו מקבלים עם ה-EEG. אם היינו יכולים, אז נוכל להתחיל לסווג את האותות ולתייג התנהגויות מסוימות שאנו מאלצים את עצמנו לייצר."

אולי אפילו לא יהיה צורך להתאמץ לייצר התנהגויות אלה. כפי שאזים אזהר כותב בספרו משנת 2021 אקספוננציאלי, ההבטחה של ממשקי מוח-מחשב היא להיות מסוגלים "לקטוף פעילות עצבית מראשינו עוד לפני שהיא מתגבשת למחשבה". בדיוק כמו שמערכות ממליצים - כמו אלה המועסקות על ידי Spotify, Netflix ואמזון - מבקשות להראות לנו מה אנחנו רוצים לצרוך לפני אפילו החלטנו בעצמנו, אז גם BCIs יקראו את דפוסי החשיבה הבלתי מודעים שלנו ויוציאו מידע שימושי מ אוֹתָם.

זה יכול להיות שליטה בבית חכם או רובוט, להעלות את המידע ההקשרי הנכון ברגע הנכון, או לספק תנועה עדינה יותר לתותב הנשלט על ידי עצבים. במקרה של שימוש בחיות מחמד של מירנדה, כזה שהוא עבד עליו במשך שנים, זה יכול להיות לעזור לאנשים עם תסמונת נעולה לתקשר בצורה מהירה יותר עם העולם החיצון.

המטאוורס הקוונטי?

אז ישנה אפשרות להשתמש במוח כדי ליצור אינטראקציה עם מחשב קוונטי עצמו, במקום רק להשתמש בו לעיבוד אתחול. "בעתיד, ייתכן שיהיה אפשר להשפיע על מצבים קוונטיים במכונה קוונטית עם מצבים נפשיים", אמרה מירנדה. "לא ארחיק ואומר שנוכל לסבך את המוח שלנו עם מחשבים קוונטיים, אבל נוכל לקיים תקשורת ישירה יותר עם מצבים קוונטיים."

זה יכול להיות תכנות מחשב קוונטי לא בצורה המגושמת של ההדגמה, אלא פשוט על ידי חשיבה על פלט רצוי ולתת למכונה לתכנת את הקוד הנכון באופן מיידי. תדמיין את זה כמו מחשוב אבולוציוני (שם אתה מציין פלט רצוי ונותן למכונה להבין את הנתיב היצירתי אליו) על סטרואידי סופרפוזיציה.

חלק מהחוקרים בפרויקט נרגשים גם מהסיכוי ליצור מה שהם מכנים קוונטי metaverse. (ואם אתה חושב שהנוכחי מושג המטא-verse הרגיל מטושטשת בקצוות, נסה לעטוף את הראש סביב המקבילה הקוונטית שלו!). עם זאת, איכשהו, הרעיון הגיוני מאוד. א.י. חוקרים דמיינו זה מכבר - ובאמת, זה עומד בבסיס כל הרעיון של בינה מלאכותית אמיתית - שניתן ליצור מחדש את כלי הרטוב של המוח באמצעות חומרה ותוכנה. לפחות מאז שנות ה-90, כמה פיזיקאים ומתמטיקאים מובילים טוענים שטבעה של התודעה הוא למעשה קוונטי.

לדוגמה, א נייר 2011 נכתב במשותף על ידי הפיזיקאי המתמטי בעל שם עולמי של אוקספורד רוג'ר פנרוז טוען כי "התודעה תלויה בקוונטים מתוזמר ביולוגית חישובים באוספים של מיקרו-צינוריות בתוך נוירונים במוח, שחישובי קוונטים אלה מתואמים עם פעילות עצבית ומווסתת אותה, וכי התפתחות מתמשכת של שרדינגר של כל חישוב קוונטי מסתיימת בהתאם לתכנית הספציפית של דיוסי-פנרוז (DP) של 'הפחתה אובייקטיבית' של מצב קוונטי."

"יש הרבה ויכוחים פילוסופיים שאומרים שהמוח מתפקד כמחשב קוונטי", הסבירה מירנדה. "אנשים חולמים שאולי זה אפשרי שאם נצליח לחבר את המוח שלנו עם א מכונת קוונטים, אז אנחנו הופכים להרחבה של המכונה או שהמכונה הופכת להרחבה שלנו מוֹחַ."

(מירנדה אמר שהוא לא "משוכנע לגמרי" מהטיעון שהמוח פועל כמו מחשבים קוונטיים.)

שלב ראשון במסע ארוך

נכון לעכשיו, הרבה מזה רחוק - ורחוק. יהיה צורך להתקדם במספר תחומים: הזמינות של מחשבים קוונטיים (ההדגמה שתוארה קודם לכן בוצעה שימוש במחשב קוונטי מדומה), התועלת של אלגוריתמים קוונטיים, שיפורים מתמשכים בטכנולוגיית קריאת מוח והרבה יותר.

השלב הבא, אמר משתתף הפרויקט פרופסור אנריקה סולאנו, מנהל קבוצת המחקר Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), הוא "ללכת על יון לכוד [קוונטי" מחשב] או כזה המבוסס על ספין קיוביטים, שפועלים בטמפרטורת החדר, ומבטיחים שזמן האחזור והקוהרנטיות הופכים תוֹאֵם."

פתיחת תיבת פנדורה זו של מחשוב קוונטי נשלט המוח תהיה קשה. אנחנו מדברים על שנים לפני שזה יהפוך למעשי עבור יותר מסתם כמה הדגמות מבטיחות. אבל החידושים הגדולים ביותר לרוב לוקחים זמן.

"המוח הוא האובייקט המורכב ביותר שאנו מכירים עד כה ביקום", אמר סולאנו ל-Digital Trends. "במובן הזה, אם אתה מחבר אותו עם ממשק פרימיטיבי, אתה צריך לקבל מודל פשטני מדי שלו עם תכונות ביולוגיות וחכמות מינימליות."

מחשוב קוונטי עשוי להיות הפתרון לבעיה זו. ברוכים הבאים ל-Quantum Brain Network, אכן.

המלצות עורכים

• מבט מבפנים על המטרה של לנובו למלא את העולם במחשבים בני קיימא יותר
• מדענים בדיוק השיגו פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי
• סקרנים לגבי העתיד של טוויטר? כך גם הפרלמנט הבריטי
• חוקרים יוצרים "חתיכת פאזל חסרה" בפיתוח מחשוב קוונטי
• משטרת בריטניה שמצפה לפרוץ את חוות הסיר נקלעת למכרה של מטבעות קריפטוגרפיים במקום זאת