Изкуственият интелект и квантовите компютри са най-революционната технология досега

Квантовите компютри имат потенциала да направят революция в информационните технологии, справяйки се със задачи, с които дори най-мощните суперкомпютри не могат. Един от най-големите конкуренти в надпреварата за изграждане на практичен квантов компютър е IBM. Компанията разполага с над 20 квантови компютъра чрез облака с над 500 хил. регистрирани потребители. Преди година технологичният гигант пусна най-мощния си квантов компютър досега – с 433-кубитов процесор. Американската компания обяви наскоро, че планира да отвори през 2024 първия си европейски квантов център в Енинген, Германия.

Къде е пресечната точка между изкуствения интелект и квантовите изчисления, кога квантовите компютри могат да навлязат масово, в кои области може да имат най-широко приложение и имат ли основания страховете от „квантов апокалипсис“, как можем да намерим баланса между ползите и рисковете от изкуствения интелект, нужен ли е човешки контрол и регулации, какви умения да придобият младите хора днес, за да бъдат по-адаптивни към промените – тези и други въпроси коментирахме с д-р Алесандро Куриони, вицепрезидент на IBM Research за Европа и Африка.

Д-р Алесандро Куриони е IBM Fellow, вицепрезидент на IBM Research за Европа и Африка, както и директор на лабораторията IBM Research в Цюрих, Швейцария. Той отговаря за проучванията, които IBM прави в Европа, и води глобалната развойна стратегия на технологичния гигант в сферата на сигурността и ускорените открития. Куриони е международно признат лидер в областта на високопроизводителните изчислителни процеси, а приносът му през годините е свързан с решаването на някои от най-сложните научни и технологични проблеми в здравеопазването, космическото дело, потребителските стоки и електрониката. В момента основните му изследователски интереси включват ускоряване скоростта на откритията чрез изкуствения интелект, квантовите изчисления и новите компютърни парадигми. Алесандро Куриони е член на Швейцарската академия на техническите науки.

Алесандро, в София сте, за да представите напредъка в квантовите компютри и изкуствения интелект. Къде е пресечната точка между тях?
И двете са информационни технологии, които преминават през голяма трансформация в наши дни. Те може да се превърнат в най-революционната технология, която сме имали през последните 70 години. За изкуствения интелект говорим отдавна. Но през последните няколко години революцията на foundation models, т.е. по-големите езикови, генеративни модели, напълно променя формата и въздействието на тези технологии върху бизнеса, света и обществото като цяло. Въпреки че квантовият компютинг е базова изчислителна технология, сега за първи път от повече от 70 години се променя основната инфраструктура за изчисления. В продължение на 70 години правихме изчисления на база класическата теория на информацията. Квантовият компютинг е нещо съвсем различно и се основава на квантовата теория на информацията. Той ще позволи да се правят неща, които класическият компютър не може. Едно от тях е способността на квантовите компютри да намират структура в сложните данни. И това е мястото, където синергията между квантовите компютри и изкуствения интелект е особено обещаваща. Така че има припокриване между AI и квантовите изчисления, което тепърва ще се разработва. Това вероятно ще доведе до големи промени за всички в бъдеще.

Казват, че квантовите компютри са технология от бъдещето, която ще си остане такава. Това валидно ли е все още?
Да, това е от десетилетия, защото имахме само теория и предположения. И в последните 10 години се опитваме да правим устройства. Защо едва сега? Защото можехме да манипулираме материи с все по-малък размер всеки ден, за да стигнем дотам, че да го правим по начин, по който можем да манипулираме едно квантово състояние. Това е способността ни да правим нанотехнологии, позволяващи ни създаването на първите системи, които могат да поддържат квантови компютри. И така през последните 10 години растежът вече е експоненциален. Днес имаме не само квантови битове, т.е. части от технология, които могат да поддържат квантов бит информация. Но имаме истински машини, които имат стотици кюбити, които могат да работят заедно. В IBM имаме пътна карта, публикувана преди няколко години. И почти всяка година удвояваме размера на машината, с която разполагаме.

IBM разполага с най-мощните квантови компютри в света. Но колко далече сме от наистина ефективна машина, която решава реални проблеми?
Преминаваме точно през този преход благодарение не само на мащаба на нашата машина, но и на качеството на кюбитите, които са в нея, защото е важно и доколко кюбитът е надежден, колко често има грешка в него – ако се появява грешка на всеки 100 операции на кюбита, това не е добре. Но през последните няколко години успяхме да ограничим грешката до 1 на 1000. Преминаваме към 1 на 10 000. И така ограничаването на грешките ще ни позволи да използваме кюбитите, за да правим наистина полезни неща. През последните няколко месеца обявихме, че за първи път успяхме да използваме нашите квантови компютри с техники за намаляване на грешките, за да се изчисли нещо, което не бихме могли да направим с класическа машина. И отсега нататък броят на приложенията, в които можете да демонстрирате полезност, ще расте. Вероятно през следващите няколко години ще постигнем реално квантово предимство – дали в науката, или за бизнес приложение. Така че не става дума за десетилетия, а за няколко години.

Кога можем да очакваме масово навлизане на квантовите компютри?
Масовото навлизане вече се случва днес, защото имаме повече от 20 квантови изчисления, налични в облака, които се използват от над 400 хил. потребители навсякъде по света.

Къде най-вече? В САЩ ли?
В САЩ, в Европа, в Азия, навсякъде. Те са достъпни в облака. Имаме реални машини, които не само са в облака, но са инсталирани на различни места по света в изследователски центрове. Например в Германия имаме една в института Fraunhofer. В САЩ имаме в клиника в Кливланд – здравна институция, за да правим изследвания за това как да разработим по-добри терапевтични средства. Преди няколко месеца обявихме трета в Квебек, Канада, която ще бъде използвана, за да помогне да се направи симулация, свързана с устойчивостта. Имаме една и в Япония. Обявихме и други, които ще бъдат доставени, за да се опитаме да постигнем напредък в реалното приложение в избрани области.

Решения на какви проблеми ще предложат квантовите компютри?
Има 3 типа проблеми, с които квантовите компютри могат да се справят много добре. Класическият компютър тук не работи добре главно заради сложността. Ако проблемът е малък, мога да го реша с класически компютър. Но ако се увеличи размерът на проблемите, и уравненията, които стоят зад тях, бъдат поставени на класически компютър, ще са нужни толкова много компютри, че това прави невъзможно решаването на този тип проблеми. Тук квантовият компютър може да помогне например чрез симулиране на природата, симулиране на атоми или на взаимодействието на молекули. Защото това е отправна точка за разработване на по-добри лекарства и терапии. Така че здравеопазването е една област с възможно приложение. Друга са материалите. Квантовият компютър ни позволява по-добра симулация. Може да ни помогне например да намерим по-добри материали за улавяне на въглерод или по-добри материали за батерии за електрическа мобилност. За всичко, свързано с материалознанието, квантовият компютър може да ни помогне.
Вторият тип са оптимизационните проблеми – квантовите компютри ще позволяват решаването на проблеми в мащаб. Какво означава това? Ще дам пример. Помислете за финансовия сектор. Имате портфейл от инвестиции, които правите. И трябва да решите кой е най-добрият набор от инвестиции сред може би десетки хиляди различни възможни. Това е класически голям проблем за оптимизация, който може да стигне до стотици милиони. Това е нещо, при което квантовият компютър би могъл да помогне много.
Третият тип и вероятно най-интересен за мен е способността на квантовия компютър да намира скрита структура в сложни данни. Т.е. как мога да намеря нещо скрито в данните. Квантовият компютър може да помогне много тук.
Така че, ако ме питате къде ще видим първото приложение, то вероятно ще е в симулация на природата, дизайн на лекарства и материали. Но там, където вероятно ще имаме най-голямо въздействие, ще бъде точно в синергията между AI и квантовите компютри.

В тези ли области виждате най-големи възможности за приложение? Как бизнесът може да се възползва от потенциала на квантовите компютри?
Да, приложенията ще са не само в бизнеса, но и в науката, тъй като намирането на скрити корелации е важно и в двата случая. Но това ще отнеме малко по-дълго време, защото има много неща, които все още трябва да бъдат разработени. Така че това е визията. Симулацията на природата, дизайнът на лекарства и материали ще се случи по-рано. Но никога няма да е ангажиран само квантовият компютър. Те могат да направят някои неща много добре, но се нуждаят от класически компютри, за да могат да решат световните проблеми.

А какви са рисковете? Колко близо сме до т.нар. „квантов апокалипсис“, при който дигиталните тайни на правителства, бизнеси и банки може да бъдат разкрити?
Едно от приложенията, в които квантовите компютри със сигурност ще доведат до сериозна промяна, като това е и едно от малкото приложения, където на хартия можете да демонстрирате, че квантовите компютри ще могат да намалят сложността от експоненциална до полиномна, е точно факторизацията на големи числа. Какво означава това? Факторизацията е декомпозицията на едно съставно число на по-малки числа. Умножаването на малки числа, за да се получи голямото, е нещо много лесно за класическия компютър. Но ако дадеш на класическия компютър съставното число и го попиташ кои са простите числа, това вече е доста трудно. Този трик се използва в криптографията, която използваме днес в интернет, за да се направят автентикация, дигитални подписи и т.н. Но тъй като квантовият компютър може да прави това много добре, той ще е способен да разбие всички криптографски схеми, които имаме днес.

Колко притеснени трябва са сме от това?
Да, трябва да сме много притеснени, защото, ако това се случи, интернет, който познаваме днес, вече няма да съществува. Защото ще мога да вляза в банковата ви сметка или да фалшифицирам дигиталния ви подпис, който сте ползвали, когато сте купили къща. Но има нещо по-лошо, което бих могъл да направя. Представете си да получа достъп до данните ви в интернет, криптирани днес или преди години – вземам ги и ги пазя, докато имам квантов компютър, който да дешифрира всичко това. Ако тази информация не е чувствителна, няма проблем. Но ако е, щетите могат да бъдат огромни. Така че опасността е налице.

Колко вероятни са тези сценарии, при които някой ще получи достъп до подобна информация и просто чака квантовите компютри, за да я дешифрира?
Това вече се е случило някъде по света. Ето защо със старта на разработката на квантовите компютри започнахме да работим и по нови криптографски схеми, които наричаме квантово безопасни схеми. Те не могат да бъдат атакувани от квантови компютри. Така че, ако замените схемата, използвана днес, с новите, тогава рискът пада до нула.

Правителствата също разработват нови криптографски стандарти.
Не само правителствата. Цялата общност работи по нови стандарти. Например алгоритмите, които сме разработили, са стандартизирани в САЩ от Националния институт за стандарти и технологии – NIST. Стандартите вече се въвеждат. И веднага щом бъдат възприети, проблемът ще падне до нула. Но има бизнеси, правителства и организации, които не могат да чакат толкова дълго за стандарти. Ако имате данни, които са свръхчувствителни и сте наясно колко голям е рискът, можете да криптирате отново данните днес, като използвате квантово безопасни схеми. Така че имаме решенията. Имаме и организация, която се опитва да наложи стандарти.

Как можем да намерим баланса между ползите и рисковете от изкуствения интелект?
Вярвам, че пресечната точка между изкуствения интелект и квантовите компютри е най-мощната технология, която може да имаме. Ако погледнете еволюцията на AI, той става все по-мощен. И сега с генеративните модели той ще бъде навсякъде и ще стане изключително мощен. Ще донесе ползи, но и проблеми. И проблемите се мащабират със същата скорост.

Имаме ли нужда от регулации и от човешки контрол, за да не бъде превърнат AI в оръжие?
Вярвам, че трябва да създадем правилните регулации, за да сме сигурни, че технологията се използва отговорно, но в същото време не възпрепятстват твърде много развитието ѝ. Защото, ако създадете строги правила, които се опитват да регулират технологията сама по себе си, тогава това е проблем. Но ако има регламент, основаван на риска, може да се разработи технология, да се използва за конкретен случай, и ако ползата е огромна, а рискът се контролира, така че да не е твърде голям, тогава може да се действа. Но ако рискът е твърде голям, а ползите – твърде малки, тогава казвате: „Не, не можете да използвате този тип приложение“. Другото нещо, което вече се прави от различни правителства, Европейската комисия и САЩ, са правила за контрол. Всичко това е добре. Но вярвам, че трябва също да се върне отговорността и отчетността на хората, разработващи този тип технологии. Лесно е да се каже, че отговорността е на потребителя. Аз самият като разработчик знам как работи технологията, така че трябва да поема и споделя част от отговорността.

Според редица доклади изкуственият интелект може да автоматизира милиони работни места. Кои индустрии според Вас ще са най-засегнати?
Да, технологията ще засегне всички. Но това не означава, че ще убие повече работни места, отколкото ще създаде. Ще е обратното. Но определено ще се отрази на всички, надявам се по положителен начин. Това зависи много от нас. Тя ще позволи на всеки, независимо каква професия има, да върши работата си по-добре и по-ефективно. Ще се върна към един много интересен цитат – на въпроса: „Смятате ли, че изкуственият интелект ще замени адвокатите?“ – отговорът е: „Не, няма да замени адвокатите. Но определено адвокат, който използва AI, ще замени адвокат, който не използва AI“. И това ще е валидно за всяка професия.

Какъв съвет бихте дали на младите хора днес – какви умения трябва да придобият, за да бъдат по-адаптивни към промените?
Да се опитат да приемат AI по отговорен начин като нов инструмент за по-добър живот. Валидно е за това как организирате и вършите работата си, как учите и т.н. Защото това ще бъде нов инструмент, какъвто беше мобилният телефон, който трябва да овладеем много добре. Ако не го изучите, рискувате да изостанете, както, ако не сте се научили да използвате мобилен телефон днес. Така че изучете, разберете и използвайте отговорно AI.

Интервю: Детелина Калфова