ภายในห้องทดลองที่เชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ในห้องที่มหาวิทยาลัยพลีมัธแห่งสหราชอาณาจักร ปริญญาเอก นักเรียนกำลังนั่งอยู่ที่คอมพิวเตอร์ หลับตาราวกับว่าเขากำลังทำสมาธิ บนหัวของเขามีสิ่งที่ดูเหมือนหมวกว่ายน้ำสีดำ แต่จริงๆ แล้วเป็นเครื่องอ่านคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) ที่ตรวจจับกิจกรรมทางไฟฟ้าที่ผ่านไปบนหนังศีรษะของเขา ตรงหน้าเขา บนจอมอนิเตอร์ มีภาพลูกโลกโครงลวดที่มีจุดสองจุดที่ทำเครื่องหมายเป็น "1" และ "0" ในใจกลางของโลก เหมือนกับนาฬิกาที่มีเข็มนาฬิกาเพียงข้างเดียว คือลูกศรที่แกว่งไปมาระหว่างนาฬิกาทั้งสอง คะแนน ขณะที่นักเรียนเปลี่ยนสีหน้าจากผ่อนคลายเป็นเบิกตากว้าง ลูกศรก็กระตุกและขยับ ทุก ๆ วินาที เขาป้อนตัวเลขใหม่

มันอาจจะดูไม่มาก (และตอนนี้ มันยังเร็วเกินไปสำหรับงานนี้) แต่ก็เป็นสิ่งที่น่าสนใจ ในขณะที่นักเรียนเปลี่ยนรูปแบบสมองของเขาจากสงบเป็นมีพลังและกลับมาอีกครั้ง เขาก็สร้างคลื่นอัลฟ่าและเบต้าที่จะใช้ใน จัดการ qubits จำลอง – หน่วยองค์ประกอบในการคำนวณควอนตัม ซึ่งสะท้อนถึงคณิตศาสตร์ของฟิสิกส์ควอนตัม – โดยไม่ต้องใช้อะไรมากไปกว่าพลัง ของความคิด

“ถ้าคุณฝึกตัวเองให้สร้างคลื่นทั้งสองชนิดนี้ได้ คุณก็สามารถส่งรหัสมอร์สบางอย่างไปยังคอมพิวเตอร์ได้” ศาสตราจารย์เอดูอาร์โด มิรันดา แห่งมหาวิทยาลัย Plymouth กล่าวกับ Digital Trends “ปัญหาคือต้องใช้เวลาแปดวินาทีในการสร้างหนึ่งคำสั่งในขณะนี้ เนื่องจาก EEG นั้นช้ามาก เราต้องการการประมวลผลจำนวนมากเพื่อวิเคราะห์ และการวิเคราะห์นี้ไม่แม่นยำนัก เราจึงต้องตรวจสอบหลายครั้งเพื่อดูว่าโค้ดนั้นเป็นสิ่งที่คนต้องการสร้างจริงๆ หรือไม่”

ยินดีต้อนรับสู่ขั้นตอนเบื้องต้นที่ค่อนข้างสั่นคลอนของโลกของการเขียนโปรแกรมควอนตัมโดยใช้ส่วนต่อประสานสมองกับคอมพิวเตอร์ ตามที่ผู้สร้างกล่าวว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างสิ่งที่ทีมเรียกว่า Quantum Brain Network (ย่อมาจาก QBraiN) และมีศักยภาพในการทำหลายสิ่งหลายอย่างที่คุ้มค่าที่จะตื่นเต้น

มากกว่าผลรวมของชิ้นส่วนหรือตู้เย็นเครื่องปิ้งขนมปัง?

หากคุณเคยเห็นรายการของเทคโนโลยีที่น่าตื่นเต้นที่สุดที่ส่องประกายอยู่บนขอบฟ้าของเทคโนโลยี คุณเกือบจะเจอคำว่า Brain-Computer Interface (BCI) และคอมพิวเตอร์ควอนตัม

BCI เป็นคำศัพท์แฟนซีสำหรับวิธีการควบคุมคอมพิวเตอร์โดยใช้สัญญาณสมอง ในขณะที่อุปกรณ์ทุกชิ้นที่มีการป้อนข้อมูลด้วยตนเองนั้นจะถูกควบคุมโดยสมองในทางเทคนิค แม้ว่าโดยปกติแล้วจะใช้ตัวกลางเช่นนิ้วหรือเสียงก็ตาม BCI ทำให้สามารถส่งคำสั่งเหล่านี้ไปยังโลกภายนอกได้โดยไม่ต้องส่งออกจากสมองไปยังเส้นประสาทส่วนปลายหรือ กล้ามเนื้อ.

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นตัวแทนของ ถัดไป เรื่องใหญ่ในการคำนวณ. นำเสนอครั้งแรกในทศวรรษที่ 1980 แม้ว่าตอนนี้เพิ่งเริ่มกลายเป็นความจริงทางเทคนิค แต่ควอนตัมคอมพิวเตอร์หมายถึงแนวทางใหม่ทั้งหมดสำหรับสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ มันจะไม่เพียงมีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิกที่มีอยู่มากเท่านั้น แต่ยังจะทำให้เป็นไปได้ด้วย เพื่อให้บรรลุสิ่งที่เป็นไปไม่ได้แม้จะมีซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายล้านเครื่องในปัจจุบัน ด้วยกัน. หากคุณเชื่อว่าผู้สนับสนุนของพวกเขาสามารถเป็นคำตอบให้กับสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ จุดสิ้นสุดของกฎของมัวร์อย่างที่เราทราบกัน.

อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ BCIs และคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดีอย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งเกิดขึ้นที่จุดเดียวกันในประวัติศาสตร์ คำถามก็คือทำไมต้องนำมารวมกัน ซึ่งเป็นสิ่งที่ กลุ่มนักวิจัยจาก University of Plymouth ของสหราชอาณาจักร, University of Valencia และ University of Seville ของสเปน, Kipu Quantum ของเยอรมนี และมหาวิทยาลัย Shanghai ของจีน กำลังแสวงหา ทำ.

นักเทคโนโลยีไม่ชอบอะไรมากไปกว่าการผสมผสานแนวคิดหรือเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดีเข้าด้วยกันโดยเชื่อว่าเมื่อรวมเข้าด้วยกันแล้ว พวกเขาจะเป็นตัวแทนมากกว่าผลรวมของส่วนต่างๆ บางครั้งสิ่งนี้ใช้งานได้อย่างรุ่งโรจน์ ดังที่ Andrew Chen นักลงทุนร่วมทุนอธิบายไว้ในหนังสือของเขา ปัญหาการสตาร์ทเย็นInstagram ใช้ประโยชน์จากการเกิดขึ้นของสมาร์ทโฟนที่มีกล้องถ่ายรูปและเอฟเฟกต์เครือข่ายอันทรงพลังของโซเชียลมีเดียพร้อมกัน จนกลายเป็นหนึ่งในแอพที่เติบโตเร็วที่สุดในประวัติศาสตร์

การนำเทคโนโลยีที่ต้องมีสองอย่างมารวมกันไม่ได้ผลเสมอไป Tim Cook CEO ของ Apple เคยกล่าวไว้ว่า “คุณสามารถรวมเครื่องปิ้งขนมปังกับตู้เย็นเข้าด้วยกันได้ แต่คุณรู้ไหมว่าสิ่งเหล่านั้นอาจไม่ถูกใจผู้ใช้”

แล้วอะไรทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ควบคุมด้วยสมองเป็นตัวอย่างของอดีต ซึ่งเป็นสมาชิกของชมรมมากกว่าผลรวมของส่วนต่างๆ และไม่แสดงอาการของปัญหาตู้เย็นปิ้งขนมปัง ใน กระดาษที่ตีพิมพ์ในต้นปี 2565กลุ่มนักวิจัยดังกล่าวข้างต้นเขียนว่า: "เราเล็งเห็นถึงการพัฒนาเครือข่ายอุปกรณ์เปียกและฮาร์ดแวร์ที่เชื่อมต่อกันอย่างมาก การประมวลผลแบบคลาสสิกและ ระบบควอนตัมคอมพิวติ้งซึ่งอาศัยส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์และเอไอ เครือข่ายดังกล่าวจะเกี่ยวข้องกับระบบคอมพิวเตอร์ที่แปลกใหม่และรูปแบบใหม่ๆ ของมนุษย์-เครื่องจักร ปฏิสัมพันธ์."

ใช้กรณีมากมาย

สิ่งที่สำคัญที่สุด - และถ้าได้ผล จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในทันที - การประยุกต์ใช้เครือข่าย Quantum Brain Network คือมันจะช่วยให้ BCIs ทำงานได้ดีขึ้น สมองของเราซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ พวกมันมีเซลล์ประสาท 100 พันล้านเซลล์ สร้างเครือข่ายขนาดยักษ์ที่มีการเชื่อมต่อถึงสี่ล้านล้านในการสื่อสารระหว่างกันอย่างต่อเนื่องผ่านแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าขนาดเล็ก ทุกวันนี้ วิทยาศาสตร์สามารถบันทึกวิธีการสื่อสารของส่วนต่างๆ ของสมอง ตั้งแต่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ประสาทกับเซลล์ประสาทที่เล็กที่สุด ไปจนถึงการสื่อสารที่ใหญ่ขึ้นระหว่างเครือข่ายเซลล์ประสาท

แต่การทำเช่นนี้มักเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเฉพาะทาง เช่น การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กเชิงฟังก์ชัน (fMRI) ซึ่งมีเฉพาะในห้องปฏิบัติการวิจัยชั้นนำเท่านั้น การทดลอง BCI ที่ใช้เครื่องมือทื่อของ EEG มักจะค่อนข้างง่ายในสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้: พูด ตัดสินใจว่าคนๆ หนึ่งกำลังนึกถึงสีฟ้าหรือสีแดง หรือทำให้โดรนขยับขึ้นลงหรือไปทางซ้าย และ ขวา. พวกเขาขาดความแตกต่างเล็กน้อย

ตอนนี้กำลังเปลี่ยนไป มิแรนดาอธิบาย “เรากำลังเริ่มเข้าถึงฮาร์ดแวร์ดีๆ การสแกน EEG ที่ดียิ่งขึ้นคือ กำลังออกมา.”

ฮาร์ดแวร์ตรวจจับคลื่นสมองที่ดีกว่าเป็นเพียงส่วนหนึ่งของปริศนาเท่านั้น ลองนึกภาพว่ามีไมโครโฟนที่มีความแม่นยำเป็นพิเศษวางอยู่กลางสนามฟุตบอล ไมโครโฟนทรงพลังมากจนสามารถรับทุกเสียงจากแฟนๆ นับพันในสนามได้ ไม่ว่าพวกเขาจะส่งเสียงเชียร์เสียงดังหรือเคี้ยวฮอทด็อกเงียบๆ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าประทับใจเช่นนี้ก็คือ หากไม่มีซอฟต์แวร์กรองเสียงที่เหมาะสม คุณจะไม่สามารถทำอะไรได้มากไปกว่าฟังเสียงฝูงชนจำนวนมากที่ไม่มีรูปร่าง ด้วยตัวของมันเอง ไมโครโฟนดังกล่าวจะไม่ช่วยให้คุณระบุได้ เช่น คนที่นั่ง 77A กำลังพูดอะไร

สิ่งที่คุณต้องการไม่ใช่แค่ความสามารถในการ บันทึก ข้อมูลนี้ แต่ยังรวมถึง ถอดรหัส และทำให้เป็นประโยชน์ และรวดเร็ว. นี่คือสิ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำได้โดยใช้ความสามารถที่เหนือกว่าเพื่อช่วยให้ประมวลผลได้ดีขึ้น ปริมาณของแรงกระตุ้นไฟฟ้าในสมองที่ไม่สามารถจินตนาการได้ซึ่งจำเป็นต่อการเข้าใจความตั้งใจและความคิดเป็น พวกเขาเกิดขึ้น

“BCI ต้องการการควบคุมแบบเรียลไทม์” มิแรนดากล่าวต่อ “ฉันคิดว่าการคำนวณแบบควอนตัมสามารถให้ความเร็วที่เราต้องใช้ในการประมวลผลนี้… [ตอนนี้] เราไม่สามารถเข้าใจได้ว่าข้อมูลที่ยุ่งเหยิงทั้งหมดที่เราได้รับจาก EEG หมายถึงอะไร ถ้าเราทำได้ เราก็สามารถเริ่มจำแนกสัญญาณและระบุพฤติกรรมบางอย่างที่เราบังคับตัวเองให้สร้างขึ้นได้”

บางทีความเครียดเพื่อสร้างพฤติกรรมเหล่านี้อาจไม่จำเป็นด้วยซ้ำ ดังที่ Azeem Azhar เขียนไว้ในหนังสือปี 2021 ของเขา เลขชี้กำลังคำมั่นสัญญาของส่วนต่อประสานสมองกับคอมพิวเตอร์คือสามารถ "ดึงการทำงานของระบบประสาทออกจากหัวของเราได้ก่อนที่มันจะก่อตัวเป็นความคิด" เช่นเดียวกับระบบผู้แนะนำ เช่น ที่ทำงานโดย Spotify, Netflix และ Amazon พยายามที่จะแสดงให้เราเห็นว่าเราต้องการจะบริโภคอะไรก่อนหลัง เรายังตัดสินใจด้วยตัวเอง ดังนั้น BCIs ก็จะอ่านรูปแบบความคิดที่เราแทบจะไม่ใส่ใจและคาดการณ์ข้อมูลที่เป็นประโยชน์จาก พวกเขา.

นั่นอาจเป็นการควบคุมบ้านอัจฉริยะ หรือหุ่นยนต์การแสดงข้อมูลตามบริบทที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม หรือให้การเคลื่อนไหวที่ละเอียดยิ่งขึ้นไปยังอวัยวะเทียมที่ควบคุมด้วยประสาท ในกรณีการใช้สัตว์เลี้ยงของมิแรนดา ซึ่งเขาพยายามทำมานานหลายปี ก็ทำได้ ช่วยเหลือผู้ที่มีอาการล็อคอิน เพื่อสื่อสารกับโลกภายนอกได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น

metaverse ควอนตัม?

จากนั้นมีความเป็นไปได้ที่จะใช้สมองเพื่อโต้ตอบกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเอง แทนที่จะใช้มันในการประมวลผลบูตสแตรป “ในอนาคต อาจเป็นไปได้ที่จะส่งผลกระทบต่อสถานะควอนตัมในเครื่องควอนตัมที่มีสภาพจิตใจ” มิแรนดากล่าว “ผมจะไม่ไปไกลถึงการบอกว่าเราจะสามารถเอาสมองของเราไปพัวพันกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ แต่เราจะสามารถสื่อสารโดยตรงกับสถานะควอนตัมได้มากขึ้น”

นั่นอาจเป็นการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ไม่ได้อยู่ในวิธีการสาธิตที่เทอะทะ แต่เพียงแค่คิดถึงผลลัพธ์ที่ต้องการและปล่อยให้เครื่องตั้งโปรแกรมรหัสที่ถูกต้องทันที ลองนึกภาพมันเหมือนการคำนวณแบบวิวัฒนาการ (ที่คุณระบุผลลัพธ์ที่ต้องการและปล่อยให้เครื่องคิดหาเส้นทางที่สร้างสรรค์) บนสเตียรอยด์ซ้อนทับ

นักวิจัยบางคนในโครงการนี้รู้สึกตื่นเต้นที่มีโอกาสสร้างสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าควอนตัม เมตาเวิร์ส. (และถ้าคิดว่าปัจจุบัน แนวคิดของ metaverse ปกติ คลุมเครืออยู่รอบ ๆ ขอบ ลองเอาหัวของคุณไปล้อมรอบควอนตัมเทียบเท่า!) ยังไงก็ตาม ความคิดนี้สมเหตุสมผลมาก AI. นักวิจัยมีจินตนาการมานานแล้ว และอันที่จริง สิ่งนี้สนับสนุนแนวคิดทั้งหมดเกี่ยวกับปัญญาประดิษฐ์ที่แท้จริง นั่นคือ แวร์แวร์ของสมองสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ผ่านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชั้นนำบางคนโต้แย้งว่าธรรมชาติของจิตสำนึกคือควอนตัม

ตัวอย่างเช่น ก กระดาษ 2011 ผู้ร่วมเขียนโดยนักฟิสิกส์คณิตศาสตร์ชาวอ็อกซ์ฟอร์ดที่มีชื่อเสียงระดับโลก โรเจอร์ เพนโรส ให้เหตุผลว่า “จิตสำนึกขึ้นอยู่กับควอนตัมที่ปรุงแต่งทางชีววิทยา การคำนวณในคอลเลกชันของ microtubules ภายในเซลล์ประสาทของสมอง ซึ่งการคำนวณแบบควอนตัมเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับและควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาท และที่ วิวัฒนาการของชโรดิงเงอร์อย่างต่อเนื่องของการคำนวณควอนตัมแต่ละครั้งสิ้นสุดลงตามแผนการ Diósi–Penrose (DP) เฉพาะของ 'การลดวัตถุประสงค์' ของ สถานะควอนตัม”

“มีการถกเถียงทางปรัชญามากมายที่บอกว่าสมองทำหน้าที่เป็นควอนตัมคอมพิวเตอร์” มิแรนดาอธิบาย “ผู้คนกำลังฝันว่าอาจเป็นไปได้ว่าหากเราสามารถเชื่อมโยงสมองของเรากับ เครื่องควอนตัม จากนั้นเราจะกลายเป็นส่วนขยายของเครื่อง หรือเครื่องกลายเป็นส่วนเสริมของเรา สมอง."

(มิแรนดากล่าวว่าตัวเขาเองไม่ได้ "เชื่อทั้งหมด" จากข้อโต้แย้งที่ว่าสมองทำหน้าที่เหมือนควอนตัมคอมพิวเตอร์)

ก้าวที่หนึ่งในการเดินทางไกล

สำหรับตอนนี้ สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังห่างไกลและห่างไกลออกไป ความก้าวหน้าจะต้องดำเนินการในหลายด้าน: ความพร้อมใช้งานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม (การสาธิตที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ได้ดำเนินการไปแล้ว โดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมจำลอง) ประโยชน์ของอัลกอริธึมควอนตัม การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการอ่านสมอง และอื่นๆ อีกมากมาย มากกว่า.

ขั้นตอนต่อไป ผู้ร่วมโครงการกล่าวว่า ศาสตราจารย์ เอ็นริเก โซลาโนผู้อำนวยการกลุ่มวิจัย Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) คือ “การไปดักจับไอออน [ควอนตัม คอมพิวเตอร์] หรือหนึ่งในสปินคิวบิต ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิห้อง และรับประกันว่าเวลาแฝงและเวลาเชื่อมโยงกันจะกลายเป็น เข้ากันได้”

การเปิดกล่องคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ควบคุมด้วยสมองของ Pandora นี้เป็นไปได้ยาก เรากำลังพูดถึงหลายปีก่อนที่สิ่งนี้จะใช้งานได้จริงสำหรับการสาธิตที่มีแนวโน้มมากกว่าเพียงไม่กี่รายการ แต่นวัตกรรมที่ใหญ่ที่สุดมักต้องใช้เวลา

“สมองเป็นวัตถุที่ซับซ้อนที่สุดที่เรารู้จักจนถึงตอนนี้ในจักรวาล” Solano กล่าวกับ Digital Trends “ในแง่นี้ หากคุณเชื่อมต่อมันด้วยอินเทอร์เฟซดั้งเดิม คุณต้องยอมรับแบบจำลองที่ง่ายเกินไปโดยมีคุณสมบัติทางชีววิทยาและอัจฉริยะน้อยที่สุด”

คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจเป็นวิธีแก้ปัญหาดังกล่าว ยินดีต้อนรับสู่ Quantum Brain Network แน่นอน

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• เจาะลึกเป้าหมายของ Lenovo ในการเติมเต็มโลกด้วยคอมพิวเตอร์ที่ยั่งยืนมากขึ้น
• นักวิทยาศาสตร์เพิ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม
• สงสัยเกี่ยวกับอนาคตของ Twitter? รัฐสภาอังกฤษก็เช่นกัน
• นักวิจัยสร้าง 'ชิ้นส่วนจิ๊กซอว์ที่ขาดหายไป' ในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม
• ตำรวจสหราชอาณาจักรคาดว่าจะทำลาย pot farm และสะดุดเข้ากับเหมือง cryptocurrency แทน