ლაბორატორიის შიგნით, რომელიც აკავშირებს ტვინებს კვანტურ კომპიუტერებთან

გაერთიანებული სამეფოს პლიმუთის უნივერსიტეტის ოთახში დოქტორი. სტუდენტი კომპიუტერთან ზის, თვალები დახუჭული, თითქოს მედიტაციას აკეთებს. მის თავზე არის ის, რაც ჰგავს შავ საცურაო ქუდს, მაგრამ სინამდვილეში არის ელექტროენცეფალოგრამის (EEG) მკითხველი, რომელიც გრძნობს ელექტრული აქტივობის გავლას მის სკალპზე. მის წინ, მონიტორზე, არის მავთულის გლობუსის გამოსახულება, რომელსაც ორი წერტილი აქვს მონიშნული "1" და "0". დედამიწის ცენტრში, საათის მსგავსად, ერთი ხელით არის ისარი, რომელიც მოძრაობს ორს შორის. ქულები. როდესაც სტუდენტი ცვლის თავის გამომეტყველებას რელაქსაციის ერთიდან გაფართოებული თვალების აჟიტირებით, ისარი იკუმშება და მოძრაობს. ყოველ რამდენიმე წამში ის ახალ ციფრს შეაქვს.

ეს შეიძლება არ გამოიყურებოდეს (და ახლა, ჯერ კიდევ ძალიან ადრეა ამ სამუშაოსთვის), მაგრამ მაინც მომხიბლავი რამ არის. როდესაც სტუდენტი ცვლის თავის ტვინის შაბლონებს სიმშვიდიდან ენერგიულზე და ისევ უბრუნდება, ის წარმოქმნის ალფა და ბეტა ტალღებს, რომლებიც შემდეგ გამოიყენება სიმულირებული კუბიტების მანიპულირება - ელემენტარული ერთეული კვანტურ გამოთვლებში, რომელიც ასახავს კვანტური ფიზიკის მათემატიკას - ენერგიის გარდა აზრის.

"თუ თქვენ თავს ივარჯიშებთ ამ ორი სახის ტალღის წარმოქმნაზე, მაშინ შეგიძლიათ რაიმე სახის მორზეს კოდი გაგზავნოთ კომპიუტერში." პროფესორი ედუარდო მირანდა ამის შესახებ Digital Trends-ს პლიმუთის უნივერსიტეტიდან განუცხადა. „პრობლემა ის არის, რომ ამ მომენტში ერთი ბრძანების გენერირებას რვა წამი სჭირდება, რადგან EEG ძალიან ნელია. მის გასაანალიზებლად ბევრი დამუშავება გვჭირდება. და ეს ანალიზი არც თუ ისე ზუსტია, ამიტომ ჩვენ უნდა გავაგრძელოთ მრავალჯერ შემოწმება, რათა დავინახოთ, არის თუ არა კოდი ნამდვილად ის, რისი შექმნაც ადამიანს სურს“.

კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება კვანტური პროგრამირების სამყაროს გარკვეულწილად რყევად, სავარაუდო ნაბიჯებზე ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის საშუალებით. მისი შემქმნელების თქმით, ეს არის მშენებლობის დასაწყისი, რასაც გუნდი უწოდებს Quantum Brain Network (შემოკლებით QBraiN). და მას აქვს პოტენციალი გააკეთო ბევრი რამ, რომლითაც აღფრთოვანება ღირს.

მისი ნაწილების ჯამზე მეტი თუ ტოსტერი-მაცივარი?

თუ თქვენ გინახავთ ყველაზე საინტერესო ტექნოლოგიების სია, რომლებიც ამჟამად ბრწყინავს ტექნიკურ ჰორიზონტზე, თითქმის აუცილებლად წააწყდით ტერმინებს ტვინის-კომპიუტერის ინტერფეისი (BCI) და კვანტური კომპიუტერი.

BCI არის ლამაზი ტერმინოლოგია კომპიუტერის კონტროლის გზაზე ტვინის სიგნალების გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ ხელით შეყვანის მქონე ყველა მოწყობილობა ტექნიკურად კონტროლდება ტვინის მიერ - თუმცა ჩვეულებრივ შუამავლის საშუალებით, როგორიცაა თითები ან ხმა - BCI შესაძლებელს ხდის ამ ბრძანებების გაგზავნას გარე სამყაროში ტვინიდან პერიფერიულ ნერვებამდე ან კუნთები.

კვანტური კომპიუტერები, ამავდროულად, წარმოადგენენ შემდეგი დიდი რამ კომპიუტერში. პირველად შემოთავაზებული 1980-იან წლებში, თუმცა მხოლოდ ახლა დაიწყო ტექნიკური რეალობად გადაქცევა, კვანტური გამოთვლა გულისხმობს სრულიად ახალ მიდგომას კომპიუტერული არქიტექტურისადმი. ის არა მხოლოდ ბევრად უფრო ძლიერი იქნება, ვიდრე არსებული კლასიკური კომპიუტერები, არამედ შესაძლებელს გახდის მიაღწიოს იმას, რაც შეუძლებელი იქნებოდა დღევანდელი მილიონობით სუპერკომპიუტერის ჯაჭვის პირობებშიც კი ერთად. მათ შეუძლიათ, თუ გჯერათ მათი მომხრეების, პასუხი გარდაუვალზე მურის კანონის დასასრული, როგორც ჩვენ ვიცით.

თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ BCI და კვანტური კომპიუტერები უდავოდ პერსპექტიული ტექნოლოგიებია, რომლებიც წარმოიქმნება ისტორიის ერთსა და იმავე მომენტში, საკითხავია რატომ აერთიანებს ისინი - რაც არის ზუსტად ის, რაც მკვლევართა კონსორციუმი გაერთიანებული სამეფოს პლიმუთის უნივერსიტეტიდან, ესპანეთის ვალენსიის უნივერსიტეტიდან და სევილიის უნივერსიტეტიდან, გერმანიის Kipu Quantum-დან და ჩინეთის შანხაის უნივერსიტეტიდან ეძებს კეთება.

ტექნოლოგებს მეტი არაფერი უყვართ, ვიდრე პერსპექტიული ცნებების ან ტექნოლოგიების შერწყმა იმ რწმენით, რომ გაერთიანების შემთხვევაში ისინი წარმოადგენენ უფრო მეტს, ვიდრე მათი ნაწილების ჯამი. ზოგჯერ ეს დიდებულად მუშაობს. როგორც ვენჩურული კაპიტალისტი ენდრიუ ჩენი აღწერს თავის წიგნში ცივი დაწყების პრობლემა, ინსტაგრამმა გამოიყენა კამერით აღჭურვილი სმარტფონების გაჩენა და სოციალური მედიის ერთდროული ძლიერი ქსელური ეფექტები და გახდა ერთ-ერთი ყველაზე სწრაფად მზარდი აპლიკაცია ისტორიაში.

თუმცა, ორი აუცილებელი ტექნოლოგიის მიღება და მათი გაერთიანება ყოველთვის არ მუშაობს. Apple-ის აღმასრულებელმა დირექტორმა ტიმ კუკმა ერთხელ თქვა, რომ „შეგიძლიათ დააკავშიროთ ტოსტერი და მაცივარი, მაგრამ, თქვენ იცით, ეს ყველაფერი მომხმარებლისთვის ალბათ არ იქნება სასიამოვნო“.

მაშ, რა ხდის ტვინის მიერ კონტროლირებად კვანტურ გამოთვლას პირველის მაგალითს, მისი ნაწილების ჯგუფის წევრს და არა ტოსტერი-მაცივრის პრობლემის სიმპტომს? Ში ნაშრომი გამოქვეყნდა 2022 წლის დასაწყისშიმკვლევართა ზემოაღნიშნული კონსორციუმი წერს, რომ: „ჩვენ ვგეგმავთ უაღრესად დაკავშირებული ქსელების განვითარებას ჭურჭლისა და აპარატურის მოწყობილობების, კლასიკური და დამუშავების. კვანტური გამოთვლითი სისტემები, შუამავლობით ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისები და A.I. ასეთი ქსელები მოიცავს არატრადიციულ გამოთვლით სისტემებს და ადამიან-მანქანის ახალ მოდალებს ურთიერთქმედება“.

გამოიყენეთ ქეისები უხვად

Quantum Brain Network-ის ყველაზე მნიშვნელოვანი და, თუ ის მუშაობს, მაშინვე გარდამტეხი, არის ის, რომ ის დაეხმარება BCI-ებს უკეთ იმუშაონ. ჩვენი ტვინი წარმოუდგენლად რთულია. ისინი ამაყობენ 100 მილიარდი ნეირონით, რომლებიც ქმნიან გიგანტურ ქსელებს კვადრილიონებით კავშირებით, რომლებიც მუდმივ კავშირშია ერთმანეთთან მცირე ელექტრული იმპულსების საშუალებით. დღეს მეცნიერებას შეუძლია ჩაწეროს ტვინის ნაწილების კომუნიკაცია, ნეირონ-ნეირონის ყველაზე პატარა ურთიერთქმედებიდან ნეირონების ქსელებს შორის უფრო დიდ კომუნიკაციებამდე.

მაგრამ ამის გაკეთება, როგორც წესი, მოიცავს მაღალ სპეციალიზებულ ტექნოლოგიას, როგორიცაა ფუნქციური მაგნიტურ-რეზონანსული გამოსახულება (fMRI), რომელიც მხოლოდ საუკეთესო კვლევით ლაბორატორიებშია ხელმისაწვდომი. BCI ექსპერიმენტები, რომლებიც ეყრდნობა EEG-ის ბლაგვ ინსტრუმენტს, შედარებით გამარტივებულია იმაში, რისი გაკეთებაც მათ შეუძლიათ: თქვით, გადაწყვიტეთ, ფიქრობს თუ არა ადამიანი ლურჯ ფერზე ან წითელზე, ან აიძულებს თვითმფრინავს მოძრაობდეს მაღლა და ქვევით ან მარცხნივ და უფლება. მათ აკლიათ ნიუანსი.

ეს ახლა იცვლება, განმარტა მირანდამ. „ჩვენ ვიწყებთ წვდომას კარგ აპარატურაზე. სულ უფრო უკეთესია EEG სკანირება გამოდის.”

უკეთესი ტვინის ტალღების აღმძვრელი აპარატურა თავსატეხის მხოლოდ ერთი ნაწილია. ანალოგიურად, წარმოიდგინეთ არაჩვეულებრივად ზუსტი მიკროფონი მოთავსებული ფეხბურთის სტადიონის შუაგულში. მიკროფონი იმდენად ძლიერია, რომ შეუძლია აღიქვას სტადიონზე მყოფი ათასობით გულშემატკივრის ყველა ხმა, მიუხედავად იმისა, ხმამაღლა გულშემატკივრობენ თუ ჩუმად აყუჩებენ ჰოთდოგს. თუმცა, რაც არ უნდა შთამბეჭდავი იყოს ეს, აუდიო ფილტრაციის სწორი პროგრამული უზრუნველყოფის გარეშე, თქვენ ვერ შეძლებთ მეტის გაკეთებას, ვიდრე მოუსმინოთ ხალხის ხმაურის მთლიანი, უფორმო მასას. თავისთავად, ასეთი მიკროფონი არ დაგეხმარებათ განსაზღვროთ, მაგალითად, რას ამბობს ადამიანი 77A სავარძელში.

რაც თქვენ გჭირდებათ არ არის მხოლოდ ამის უნარი ჩანაწერი ეს ინფორმაცია, არამედ გაშიფვრა და გახადე ის სასარგებლო. და სწრაფად. ეს არის ის, რისი გაკეთებაც კვანტურ გამოთვლას შეუძლია თავისი უმაღლესი შესაძლებლობების გამოყენებით, რათა დაეხმაროს უკეთეს დამუშავებას წარმოუდგენელი რაოდენობის ელექტრული ტვინის იმპულსები, რომლებიც საჭიროა განზრახვებისა და აზრების გასაგებად ისინი წარმოიქმნება.

"BCI-ს სჭირდება რეალურ დროში კონტროლი", - განაგრძო მირანდამ. „ვფიქრობ, კვანტურ გამოთვლას შეუძლია უზრუნველყოს ის სიჩქარე, რომელიც ჩვენ გვჭირდება ამ დამუშავებისთვის… [ახლავე] ჩვენ ვერ ვხვდებით, რას ნიშნავს მთელი ეს ბინძური ინფორმაცია, რომელსაც ვიღებთ EEG–ით. თუ ჩვენ შეგვეძლო, მაშინ ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ სიგნალების კლასიფიკაცია და გარკვეული ქცევის ეტიკეტირება, რომელსაც ჩვენ ვაიძულებთ გამოვიმუშაოთ. ”

შესაძლოა, ამ ქცევების წარმოქმნის დაძაბვა არც კი იყოს საჭირო. როგორც აზიმ აჟარი წერს თავის 2021 წლის წიგნში ექსპონენციალურიტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის დაპირება არის ის, რომ შევძლებთ "ნერვული აქტივობის ამოღებას ჩვენი თავებიდან მანამდეც კი, სანამ ის აზროვნებად ჩამოყალიბდება". ისევე, როგორც სარეკომენდაციო სისტემები - როგორიცაა Spotify-ის, Netflix-ისა და Amazon-ის მიერ დასაქმებული - ცდილობენ გვაჩვენონ, რისი მოხმარება გვინდა მანამდე. ჩვენ თვითონაც გადავწყვიტეთ, ასევე BCI-ები წაიკითხავენ ჩვენს ძლივს შეგნებულ აზროვნების შაბლონებს და გამოიტანენ სასარგებლო ინფორმაციას მათ.

ეს შეიძლება იყოს ჭკვიანი სახლის კონტროლი ან რობოტისწორ მომენტში სწორი კონტექსტური ინფორმაციის გაჩენა ან ნეირონებით კონტროლირებადი პროთეზის უფრო წვრილმარცვლოვანი მოძრაობის უზრუნველყოფა. მირანდას შინაური ცხოველების გამოყენების შემთხვევაში, რაზეც ის წლების განმავლობაში მუშაობდა, ეს შეიძლება დაეხმარეთ ჩაკეტილი სინდრომის მქონე ადამიანებს უკეთესად სწრაფად დაუკავშირდეს გარე სამყაროსთან.

კვანტური მეტავერსია?

შემდეგ არის შესაძლებლობა გამოიყენოს ტვინი თავად კვანტურ კომპიუტერთან ურთიერთობისთვის, ვიდრე უბრალოდ დამუშავების ჩატვირთვისთვის. „მომავალში შესაძლებელია კვანტურ მდგომარეობებზე ზემოქმედება ფსიქიკური მდგომარეობების მქონე კვანტურ მანქანაში“, - თქვა მირანდამ. ”მე არ წავალ იქამდე, რომ ვიტყვი, რომ ჩვენ შევძლებთ ჩვენი ტვინის კვანტურ კომპიუტერებთან ჩაბმას, მაგრამ ჩვენ შევძლებთ უფრო პირდაპირი კომუნიკაცია გვქონდეს კვანტურ მდგომარეობებთან.”

ეს შეიძლება იყოს კვანტური კომპიუტერის დაპროგრამება არა დემონსტრირების უხერხული გზით, არამედ უბრალოდ სასურველ გამომავალზე ფიქრით და მანქანას სწორი კოდის მყისიერად დაპროგრამებით. წარმოიდგინეთ, როგორც ევოლუციური გამოთვლები (სადაც თქვენ ასახელებთ სასურველ გამომავალს და აძლევთ საშუალებას მანქანას გაარკვიოს მისკენ მიმავალი კრეატიული გზა) სუპერპოზიციურ სტეროიდებზე.

პროექტის ზოგიერთი მკვლევარი ასევე აღფრთოვანებულია იმის პერსპექტივით, რომ შექმნან ის, რასაც ისინი უწოდებენ კვანტს მეტავერსი. (და თუ ფიქრობთ მიმდინარე რეგულარული მეტავერსიის კონცეფცია ბუნდოვანია კიდეების ირგვლივ, სცადეთ და თავი შემოახვიეთ მის კვანტურ ეკვივალენტზე!). თუმცა, რატომღაც, იდეას ბევრი აზრი აქვს. ა.ი. მკვლევარები დიდი ხანია წარმოიდგენდნენ - და, მართლაც, ეს საფუძვლად უდევს ჭეშმარიტი ხელოვნური ინტელექტის მთელ ცნებას - რომ ტვინის ჭურჭლის ხელახალი შექმნა შესაძლებელია აპარატურის და პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით. სულ მცირე 1990-იანი წლებიდან ზოგიერთი წამყვანი ფიზიკოსი და მათემატიკოსი ამტკიცებს, რომ ცნობიერების ბუნება, ფაქტობრივად, კვანტურია.

მაგალითად, ა 2011 წლის ნაშრომი მსოფლიოში ცნობილი ოქსფორდის მათემატიკური ფიზიკოსის როჯერ პენროუზის თანაავტორი ამტკიცებს, რომ „ცნობიერება დამოკიდებულია ბიოლოგიურად ორკესტრირებულ კვანტურზე. გამოთვლები ტვინის ნეირონებში მიკროტუბულების კოლექციებში, რომ ეს კვანტური გამოთვლები დაკავშირებულია და არეგულირებს ნეირონების აქტივობას, და რომ ყოველი კვანტური გამოთვლის უწყვეტი შროდინგერის ევოლუცია მთავრდება "ობიექტური შემცირების" სპეციფიკური დიოზი-პენროსის (DP) სქემის შესაბამისად. კვანტური მდგომარეობა."

"მიმდინარეობს ბევრი ფილოსოფიური დებატები იმის შესახებ, რომ ტვინი ფუნქციონირებს როგორც კვანტური კომპიუტერი", - განმარტა მირანდამ. „ადამიანები ოცნებობენ, რომ შესაძლოა, თუ ჩვენ მოვახერხეთ ჩვენი ტვინის დაკავშირება ა კვანტური მანქანა, მაშინ ჩვენ ვხდებით მანქანის გაფართოება ან მანქანა ხდება ჩვენი გაფართოება ტვინი."

(მირანდამ თქვა, რომ ის პირადად არ არის „მთლიანად დარწმუნებული“ იმ არგუმენტით, რომ ტვინი მოქმედებს კვანტური კომპიუტერების მსგავსად.)

ნაბიჯი პირველი გრძელი მოგზაურობისას

ამ დროისთვის, ამის დიდი ნაწილი შორს არის - და შორს. წინსვლა საჭირო იქნება მრავალ სფეროში: კვანტური კომპიუტერების ხელმისაწვდომობა (ადრე აღწერილი დემო განხორციელდა სიმულირებული კვანტური კომპიუტერის გამოყენებით), კვანტური ალგორითმების სარგებლიანობა, ტვინის კითხვის ტექნოლოგიების მუდმივი გაუმჯობესება და მრავალი სხვა მეტი.

შემდეგი ნაბიჯი, განაცხადა პროექტის მონაწილემ პროფესორი ენრიკე სოლანო, კვლევითი ჯგუფის Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) დირექტორი, აპირებს „მივიდეს ხაფანგში [კვანტზე“). კომპიუტერი] ან სპინ კუბიტებზე დაფუძნებული, რომელიც მუშაობს ოთახის ტემპერატურაზე და უზრუნველყოფს, რომ შეყოვნებისა და თანმიმდევრობის დრო ხდება თავსებადი.”

ტვინის მიერ კონტროლირებადი კვანტური გამოთვლის პანდორას ყუთის გახსნა რთული იქნება. ჩვენ ვსაუბრობთ წლებზე, სანამ ეს პრაქტიკული გახდება რამდენიმე პერსპექტიული დემოსთვის. მაგრამ ყველაზე დიდ ინოვაციებს ხშირად დრო სჭირდება.

„ტვინი ყველაზე რთული ობიექტია, რომელიც ჩვენ დღემდე ვიცით სამყაროში“, განუცხადა სოლანომ Digital Trends-ს. „ამ თვალსაზრისით, თუ მას პრიმიტიულ ინტერფეისთან დააკავშირებთ, უნდა მიიღოთ მისი ზედმეტად გამარტივებული მოდელი მინიმალური ბიოლოგიური და ინტელექტუალური მახასიათებლებით.

კვანტური გამოთვლა შეიძლება იყოს ამ პრობლემის გადაწყვეტა. კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება კვანტურ ტვინის ქსელში, მართლაც.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• შიდა ხედვა Lenovo-ს მიზანზე, შეავსოს მსოფლიო უფრო მდგრადი კომპიუტერებით
• მეცნიერებმა ახლახან მიაღწიეს გარღვევას კვანტურ გამოთვლებში
• გაინტერესებთ Twitter-ის მომავალი? ასეა დიდი ბრიტანეთის პარლამენტი
• მკვლევარებმა კვანტური გამოთვლის შემუშავებაში შექმნეს "დაკარგული ნაჭერი".
• გაერთიანებული სამეფოს პოლიცია, რომელიც ელოდება ქოთნის ფერმის განადგურებას, ამის ნაცვლად, კრიპტოვალუტის მაღაროში წააწყდა