czwartek, 15 kwietnia 2021

Sztuczna inteligencja i komputery kwantowe. Tandem idealny?

Sztuczna inteligencja to rewolucyjna technologia będąca jeszcze nadal na początkowym etapie rozwoju, której samo jednoznaczne zdefiniowanie bywa nawet dzisiaj trudne. Jej upowszechnienie zatacza jednak coraz szersze kręgi, a rozwiązania wykorzystujące sztuczną inteligencję możemy spotkać na każdym niemal kroku.

Inaczej jest z komputerami kwantowymi. Istnieją one w tej chwili głównie w formie pewnej idei, konceptu, a niekiedy prototypów, pozbawionych jednak właściwie praktycznej przydatności. Dlaczego więc zdecydowaliśmy się już teraz poruszyć ten temat?

Rewolucja w rewolucji

Wydaje się niemal pewne, że komputery kwantowe mogą spowodować prawdziwą rewolucję w rozwoju technologii związanych ze sztuczną inteligencją. Tak jak sztuczna inteligencja zaczyna przyspieszać eksponencjalnie progres wielu dziedzin, tak komputery kwantowe najprawdopodobniej wpłyną w podobny sposób na rozwój sztucznej inteligencji jako takiej.

Dlaczego uważamy, że taki scenariusz jest bardzo prawdopodobny? Żeby to zrozumieć, warto uświadomić sobie, czym właściwie są komputery kwantowe i co różni je od komputerów, z których korzystamy obecnie.

Bit vs kubit

Tradycyjne komputery opierają swoje działanie na bitach, które mogą przyjmować tylko dwie wartości (0 lub 1), natomiast kubit, w komputerach kwantowych, może przyjąć nieskończoną liczbę stanów pośrednich pomiędzy 0 a 1 (może znajdować się w dowolnej superpozycji dwóch stanów kwantowych).

Takie rozwiązanie ma wady i zalety. Główną wadą, a właściwie jego cechą, jest to, że poszczególne iteracje algorytmu kwantowego, operujące na tych samych danych wejściowych, mogą dać różne wyniki. Z drugiej jednak strony, możliwość przyjęcia przez kubity nieskończonej liczby stanów może drastycznie skrócić czas potrzebny do osiągnięcia wyniku o zadowalającej dokładności.

Używając bardzo dalekiej analogii można powiedzieć, że tradycyjny komputer funkcjonuje, jakby w dwóch wymiarach, podczas gdy kwantowy operuje jakby w nieskończonej liczbie wymiarów. Utrudnia to obserwację i interpretację wyników, ale drastycznie zwiększa możliwości.

Komputer binarny właściwie nie różni się, co do zasady działania, od najprostszego kalkulatora. Różnica jest wyłącznie ilościowa, nie jakościowa. Komputer kwantowy jest natomiast maszyną probabilistyczną, działającą w zupełnie inny sposób.

Albo jeszcze inaczej — jeśli tradycyjny komputer porównamy do klasowego kujona, który jest w stanie doskonale opanować materiał pod względem pamięciowym, to komputer kwantowy będzie geniuszem, który jest w stanie rozwiązać skomplikowane zdania nie tyle za sprawą zdobytej wiedzy, co czystej inteligencji.

Inteligencja opiera się na probabilistyce

Każda inteligencja, także sztuczna, opiera się na probabilistyce. Można ją symulować metodami stricte obliczeniowymi, jednak będzie to zawsze tylko symulacja. Złożoność obliczeniowa takiej symulacji będzie rosła wykładniczo i w pewnym momencie okaże się, że do rozwiązania danego problemu nie sposób zgromadzić niezbędnej mocy obliczeniowej.

Na tym zjawisku opierają się, na przykład, testy IQ przeznaczone do badania ludzkiej inteligencji. Najtrudniejsze zadania różnią się, tak naprawdę, głównie złożonością wzorców, co sprawia, że bardzo trudno rozwiązać je w zadanym czasie metodą czysto obliczeniową. Podoła im tylko osoba, która będzie w stanie, przynajmniej częściowo, szybko dokonać estymacji wyniku.

W kwestii inteligencji sztucznej, temu wyzwaniu może podołać, jak się wydaje, właśnie upowszechnienie komputerów kwantowych, których istota działania opiera się na rachunku prawdopodobieństwa, a ich moc zdecydowanie lepiej skaluje się w kontekście tego typu zadań.

Dzięki temu szybkość i dokładność sztucznej inteligencji może zostać wyniesiona na zupełnie nowy, wręcz nie wyobrażalny obecnie, poziom. W pewnym sensie można powiedzieć, że dopiero wtedy powstanie prawdziwa sztuczna inteligencja, a nie jej bardzo uproszczona, binarna symulacja, z którą mamy do czynienia w tej chwili.

Zastrzeżenia

Powyższe rozważania mają charakter predykcji i ocierają się o futurologię. Mogą się sprawdzić. Ale mogą również okazać się błędne. Naszym zdaniem istnieje duże prawdopodobieństwo, że właśnie w ten sposób będzie wyglądała przyszłość sztucznej inteligencji. Jedno jest pewne — interesując się tematem sztucznej inteligencji warto śledzić także rozwój komputerów kwantowych.

Tomasz Tobiacelli
https://modernworks.pl