يرى الخبراء أن الثورة القادمة في مجال المعلوماتية Informatics ستقودها الحوسبة الكمومية Quantum Computing؛ لما ستوفره هذه التكنولوجيا من قدرة هائلة على معالجة المعلومات، وإنجاز مهام، لطالما عجزت عن إنجازها الحواسيب التقليدية. فما الحوسبة الكمومية؟ وما استخداماتها؟ وما أهم العوائق التي تمنع تطويرها؟
والحوسبة الكمومية، أو الحوسبة الكمية أو الحساب الكمومي، ببساطة، طريقة جديدة في تصميم المعالجات الدقيقة Microprocessors؛ اعتمادًا على قوانين الفيزياء الكمية التي تنطبق على الأجسام متناهية الصغر (النانوية). وهذه القوانين تسمح بتخزين المعلومات بثلاث قيم؛ وهي: صفر، أو واحد، أو كلاهما في الوقت نفسه. ولتبسيط طريقة التخزين هذه، فسنفترض وجود مصباح، فسيكون إما مضيئًا، وإما غير مضيء، وإما في الحالتين في آن واحد. والحالة الأخيرة من طريقة التخزين تُسمى في الفيزياء بالتراكب الكمومي Quantum superposition، وتنص على إمكانية ربط جسيمين كميًّا للتعرف على حالة أحدهما، من خلال ملاحظة الجسيم الآخر، وإن كان على مسافة بعيدة.
ولتحقق الحواسيب الكمومية هدفها، تستخدم ما يُطلق عليه البتات الكمومية Quantum bits أو اختصارًا «كيوبت» Qubit، والتي تعمل بشكل مختلف عن مثلها في الحاسبات التقليدية. ولأن الحاسب الكمومي يستطيع معالجتها بشكل متزامن، فهذا يجعلهُ أسرع من الحواسيب التقليدية بملايين المرات. وفي المقابل، نجد أن الحاسوب في الحوسبة التقليدية يتكون من خوارزميات، وبتات، وسجلات، وبوابات منطقية، وأشياء أخرى.
أحد الأسباب الرئيسية التي تقف خلف السعي إلى تطوير هذه التكنولوجيا أن الترانزسترات (وهي الوحدات المسئولة عن التخزين والمعالجة داخل الحاسوب الاعتيادي) ستصل إلى أقصى حد ممكن من الصغر؛ ومن ثم، لا يمكن تطبيق «قانون مور» الذي ينص على إمكانية مضاعفة القدرة الحاسوبية كل ثمانية عشر شهرًا كما جرت العادة. علاوة على ذلك، يعتمد الحاسوب الكمومي نموذجًا آخر للحوسبة بخلاف نموذج «آلة تورنج»؛ وهو نموذج آلة تورنج الكمومية، أو ما يطلق عليه أحيانًا الحاسوب الكمومي الكوني.
وبإمكان الحوسبة الكمومية أن تحل كثيرًا من المعضلات التي لم يكن حلها ممكنًا في السابق في مجالات، مثل: الكيمياء، وعلم المواد، وإنتاج الأغذية، والفضاء. وأما في مجال قطاع المال، فسيكون لها دور كبير في التنبؤ بسوق الأوراق المالية حتى التنبؤ بتغيرات المناخ. ويجري الآن بناء ما يدعى «الإنترنت الكمومي»، الذي يصفه الباحثون بأنه سيكون غير قابل للاختراق؛ إذ لا يوجد نقل للبيانات.
نظرًا للفرص الهائلة التي تعدُ بها هذه التكنولوجيا، فإن شركات التكنولوجيا العملاقة مثل جوجل، وآي بي إم، وأبل، وإنتل، حتى الشركات الناشئة، تتنافس فيما بينها للاستحواذ على هذه التكنولوجيا. وقد نجحت شركة جوجل في تصنيع معالج كمي أُطلق عليه اسم «برايستلكون» Bristlecone بقدرة خمسين كيوبتًا، في حين نجحت شركة إنتل في تصنيع معالج أطلقت عليه اسم «تانجل ليك» Tangle Lake. وهذا بالإضافة إلى أن شركة آي بي إم كانت قد أعلنت في السابق عن توصلها إلى تصنيع معالج يحقق التفوق الكمي.
ومع هذا، فلن يصبح التوصل إلى تصنيع حاسوب كمي وعرضه في الأسواق أمرًا ممكنًا قبل بضع سنوات؛ فهي حساسة للغاية وتتطلب شروطًا معينة للعمل. فهي تتطلب مثلًا ضرورة توفير محيط مستقر وملائم لحاسوب كمي تقترب درجة حرارته من الصفر المطلق. وأما السبب الثاني، فيكمن في كيفية المحافظة على الاستقرار الكمي للحاسوب؛ فكلما زادت سعته مع زيادة عدد الكيوبتات، انخفض استقراره. ولذا، على العلماء التغلب على هذه التحديات في الطريق إلى التنفيذ الكامل.
مخاطر محتملة:
على الرغم من أن الملياردير إيلون ماسك حذر من أن التكنولوجيا يمكن أن تصبح "أكبر تهديد وجودي للبشرية" إذا لم تنظمها الحكومات، فإن العالم استدعى بالفعل شيطاناً مختلفاً ومدمراً بقدر الذكاء الاصطناعي نفسه، ألا وهو الحوسبة الكمومية "كوانتم"، التي يمكن بمفردها أو من خلال دمجها مع الذكاء الاصطناعي، أن تكون قوية للغاية وقادرة على إحداث فوضى، فهي تؤدي في ثوان معدودة مهام، قد تستغرق أجهزة الكمبيوتر التقليدية ملايين السنين لإنجازها، فضلاً عن قدرتها الخارقة لكسر أي تشفير مهما كانت درجة تعقيده، وهو ما يشكل خطراً يستدعي تدخل الحكومات لضبط هذه التكنولوجيا قبل فوات الأوان؟
على الرغم من الضجيج المصاحب لفكرة التقدم الهائل الذي يحرزه الذكاء الاصطناعي مثل الادعاء الغريب لأحد مهندسي شركة "غوغل"، كما نشرت صحيفة "واشنطن بوست" قبل أسابيع، أن نظام الذكاء الاصطناعي الجديد للشركة الذي يتحكم في النماذج اللغوية لتطبيقات الحوار والدردشة المعروف باسم "لامدا"، يتمتع بقدر كبير من الوعي ويبدو أشبه بإنسان عاقل، وعلى الرغم من توقعات إيلون ماسك الرئيس التنفيذي لشركة "تيسلا" بأن أجهزة الكمبيوتر التقليدية ستتمتع بذكاء يعادل الذكاء البشري بحلول عام 2029، فلا تزال التكنولوجيا تفشل في عدد من المهام اليومية البسيطة، بما في ذلك قيادة السيارات ذاتية التشغيل، بخاصة عند مواجهة ظروف غير متوقعة تتطلب أقل قدر من الحدس أو التفكير البشري.
تهديد وجودي
وليس من المستغرب أن تحيط بالذكاء الاصطناعي هذه الضجة، بخاصة أن ماسك نفسه، حذر من أن التكنولوجيا يمكن أن تشكل أكبر تهديد وجودي للبشرية إذا لم تنظمها الحكومات، لكن سواء وصلت أجهزة الكمبيوتر إلى ذكاء شبيه بالبشر أم لا، فقد أصبح الذكاء الاصطناعي بالفعل وحشاً مخيفاً، إذ لم يعد فقط مجرد نظام غاشم يتخذ القرارات بطريقة آلية غير ذكية، باستخدام الخوارزميات وغيرها من التقنيات التي تتطلب كميات خارقة من البيانات، وإنما تستخدمه الحكومات والشركات على نطاق واسع لمراقبة الأماكن العامة، ورصد وسائل التواصل الاجتماعي، وإنشاء تقنية التزييف العميق، وإطلاق العنان للأسلحة الفتاكة المستقلة ذاتية التشغيل، ما جعله خطيراً على البشرية.
ويضاعف من هذا الخطر عدم وجود أي تنظيم لاستخدامات الذكاء الاصطناعي، بل على العكس تولت الشركات والتكتلات التكنولوجية العملاقة غير الخاضعة للمساءلة، مثل "غوغل" و"ميتا" (فيسبوك) وغيرهما، أدوار القاضي وهيئة المحلفين في كل ما يتعلق بالذكاء الاصطناعي، وتتمكن من إسكات الأصوات المعارضة، بما في ذلك مهندسوهم الذين يحذرون في أي وقت من المخاطر التي تولدها هذه التكنولوجيا المتطورة.
شيطان جديد
وفي وقت يشكل فشل العالم في كبح جماح شيطان الذكاء الاصطناعي، تحذيراً قوياً للتداعيات التي ينتظر أن تحدث في المستقبل، تتبلور تقنية ناشئة أكثر قوة يمكنها إحداث فوضى عارمة، بخاصة إذا تم دمجها مع الذكاء الاصطناعي، ألا وهي الحوسبة الكمومية "كوانتم كمبيوتنغ" التي يبدو العالم في حاجة ماسة إلى فهم التأثير المحتمل لها، وتنظيمها ومنعها من الوقوع في الأيدي الخطأ قبل فوات الأوان، حتى لا يكرر الأخطاء التي ارتكبها برفضه تنظيم الذكاء الاصطناعي.
وعلى الرغم من أن الحوسبة الكمومية لا تزال في بداياتها، فإنها تعمل على أساس مختلف تماماً عن أجهزة الكمبيوتر الحالية القائمة على أشباه الموصلات، وإذا نجحت المشاريع المختلفة التي تعمل دول كثيرة على تطويرها حالياً حول العالم، فستكون هذه الآلات قوية للغاية، وتؤدي مهام خلال ثوان معدودات، قد تستغرق أجهزة الكمبيوتر التقليدية ملايين السنين لإنجازها، بحسب ما يقول موريتز كوب الباحث في جامعة "ستانفورد" الأميركية.
تأثير هائل
في أجهزة الكمبيوتر العادية، تنظم أشباه الموصلات المعلومات على شكل سلسلة من 1 و0، ولهذا يطلق عليها تكنولوجيا "الديجيتال" أو التكنولوجيا الرقمية، لكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تستخدم وحدة حوسبة تسمى "كيوبت"، والتي يمكنها أن تحتفظ بقيم 1 و0 في وقت واحد من خلال دمج خاصية غير متوقعة في فيزياء الكم تسمى التراكب، إذ يمكن أن يمثل اثنان "كيوبت" التسلسلات 1-0، و1-1، و0-1، و0-0، كل ذلك بالتوازي وفي اللحظة نفسها، بما يسمح بزيادة هائلة في قوة الحوسبة، والتي تنمو بشكل كبير مع كل "كيوبت" إضافي.
وحينما يأتي الوقت الذي تترك فيه فيزياء الكم المرحلة التجريبية وتبدأ في التطبيقات العملية اليومية، فستكون هناك العديد من الاستخدامات التي تغير كثيراً من جوانب الحياة، إذ بفضل قدرتها على معالجة كميات هائلة من البيانات التي تتفوق بشكل هائل على أي من أنظمة اليوم، سيكون بوسع أجهزة الكمبيوتر الكمومية، تحسين التنبؤ بالطقس بشكل واضح وتحسين القدرة على التحليل المالي والتخطيط اللوجيستي وأبحاث الفضاء واكتشاف الأدوية.
كسر التشفير
ومع ذلك، فمن المحتمل جداً أن تستخدم بعض الجهات السيئة الحوسبة الكمومية لأغراض شائنة، ما يؤدي إلى تعريض السجلات المصرفية والاتصالات الخاصة وكلمات المرور على كل كمبيوتر رقمي في العالم للخطر، والسبب في ذلك يعود إلى أن عمليات التشفير اليوم، تعمل على ترميز البيانات في مجموعات كبيرة من الأرقام التي يستحيل اختراقها في غضون فترة زمنية معقولة باستخدام التكنولوجيا الرقمية الكلاسيكية، لكن الحواسب الكمومية التي تستفيد من ظواهر "ميكانيكا" الكم، مثل التراكب والتشابك وعدم اليقين، من المرجح إلى حد بعيد أن تكون قادرة على اختبار توليفات بسرعة كبيرة، تمكنها من كسر التشفير بالقوة الغاشمة على الفور تقريباً، وفقاً لفيفك وادوا الباحث في موقع "فورين بوليسي".
وعلى الرغم من أن الحوسبة الكمومية لا تزال في مرحلة جنينية، فإن القوة الكامنة الهائلة لهذه التكنولوجيا والتطبيقات الثورية المرتبطة بها، جعلت مشاريع الحوسبة الكمومية جزءاً أساسياً من البحوث الخاصة بالدفاع والأبحاث الحكومية الأخرى التي تكتنفها السرية، بينما تنتشر كثير من الادعاءات والتكهنات حول المسافات التي قطعتها الدول والشركات المختلفة في أبحاثها وتجاربها حول الحوسبة الكمومية.
سباق عالمي وتجارب
من المعروف أن الصين وفرنسا وروسيا وألمانيا وهولندا وبريطانيا وكندا والهند تتابع بشكل دؤوب مشاريعها في الحوسبة الكمومية، في حين تشمل الشركات العملاقة المتنافسة في الولايات المتحدة، كلاً من شركات "آي بي أم" و"غوغل" و"إنتل" و"ميكروسوفت"، إضافة إلى العديد من الشركات الناشئة ومقاولي وزارة الدفاع وعدد من الجامعات، وعلى سبيل المثال طور فريق من علماء الفيزياء من مركز "هارفرد-أم أي تي" للذرات فائقة البرودة وجامعات أخرى نوعاً خاصاً من أجهزة الكمبيوتر الكمومية يعرف باسم المحاكي الكمومي، وهو قابل للبرمجة والعمل باستخدام 256 "كيوبت"، بشكل غير مسبوق، إذ يتجاوز عدد الحالات الكمومية الممكنة باستخدام 256 "كيوبت"، عدد الذرات في النظام الشمسي.
وبحسب مجلة "نيتشر"، يمثل هذا النظام خطوة رئيسة نحو بناء آلات كمومية واسعة النطاق يمكن استخدامها لتسليط الضوء على مجموعة من العمليات الكمومية المعقدة وفي النهاية المساعدة في تحقيق اختراقات في العالم الحقيقي في علوم المواد وتقنيات الاتصال والتمويل والعديد من المجالات الأخرى، وكذلك التغلب على عقبات البحث التي تتجاوز قدرات حتى أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم.
إنترنت كمي أسرع من الضوء
وعلى الرغم من افتقار غالبية هذه المشاريع إلى الدعاية ونزوعها إلى السرية، فقد كانت هناك عروض توضيحية موثوقة لبعض التطبيقات الأساسية، ومن بينها أجهزة عرض استشعار كمومية قادرة على اكتشاف وقياس الإشارات الكهرومغناطيسية، وتم استخدام أحد هذه المستشعرات لقياس المجال المغناطيسي للأرض بدقة شديدة من محطة الفضاء الدولية.
وفي تجربة أخرى، قام باحثون هولنديون بنقل المعلومات الكمومية عبر شبكة اتصالات كمومية بدائية، وبدلاً من استخدام الألياف الضوئية التقليدية، استخدم العلماء ثلاث معالجات كمية صغيرة لنقل البيانات الكمية على الفور من المرسل إلى المستقبل.
وعلى الرغم من أن هذه التجارب لم تسفر عن تطبيقات عملية حتى الآن، لكنها يمكن أن تضع الأساس لإنترنت كمي مستقبلي، يمكنه نقل البيانات الكمومية بأمان عبر شبكة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية أسرع من سرعة الضوء، الأمر الذي كان ممكناً فقط في الخيال العلمي.
أخطار المستقبل
وتعتبر إدارة الرئيس جو بايدن أن خطر خسارة سباق الحوسبة الكمومية وشيك وخطير، لدرجة أنها أصدرت توجيهين رئاسيين في مايو (أيار) الماضي، أحدهما لتشكيل لجنة استشارية لمبادرة الكم الوطنية تحت سلطة البيت الأبيض مباشرة، والآخر لتوجيه الوكالات الحكومية لضمان ريادة الولايات المتحدة في الحوسبة الكمومية، مع العمل على تخفيف المخاطر الأمنية المحتملة التي تشكلها الحوسبة الكمومية لأنظمة التشفير.
وما يجعل السباق أكثر سخونة، أن التجارب العالمية تعمل أيضاً على الجمع بين الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي، من أجل تجاوز حدود أجهزة الكمبيوتر التقليدية، فعلى سبيل المثال، تستغرق نماذج التعلم الآلي الضخمة، شهوراً للتدريب على أجهزة الكمبيوتر الرقمية بسبب العدد الهائل من الحسابات التي يجب إجراؤها، ويحتوي نموذج اللغة الأضخم "جي بي تي -3"، حتى الآن، والذي يعمل بتقنية الذكاء الاصطناعي المفتوح، على 175 مليار عامل متغير، لكن عندما ينمو هذا النموذج إلى تريليونات من العوامل المتغيرة، لكي يصبح الذكاء الاصطناعي الغبي اليوم، ذكياً في المستقبل، فسوف يستغرق تدريبها وقتاً أطول، لكن يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تسريع هذه العملية بشكل كبير مع استخدام طاقة ومساحة أقل.
منصات هجينة
وفي مارس (آذار) 2020، أطلقت شركة "غوغل" منصة هجينة تدمج الحوسبة الكمومية مع الذكاء الاصطناعي والتي من شأنها أن تنقل الأبحاث عن الأنماط والشذوذ داخل كميات هائلة من البيانات، إلى مستوى أعلى بكثير، ذلك أنه من خلال الاقتران مع الحوسبة الكمومية، يمكن للذكاء الاصطناعي، من الناحية النظرية، أن يؤدي إلى نتائج ثورية أكثر من مجرد أن يتمتع الذكاء الاصطناعي بنوع من الشعور الذي حذر منه النقاد.
غير أنه بالنظر إلى النطاق والقدرات المحتملة لتكنولوجيا الحوسبة الكمومية، فإن تكرار الأخطاء التي ارتكبت مع الذكاء الاصطناعي، من حيث فشل تنظيمه الذي أدى إلى تحيز الخوارزميات، والإفراط في التحيز البشري، تكمن المخاطر في قدرة الأجهزة التي تعمل بالحوسبة الكمومية، على اتخاذ القرارات بشكل مستقل، مع وجود عيوب في رمز الكمبيوتر تؤدي إلى نتائج غير متوقعة، وغالباً ما تكون ضارة.
وفي عام 2021، أصدر المجتمع الكمومي دعوة للعمل من أجل معالجة هذه المخاوف على وجه السرعة بما في ذلك، حماية الملكية الفكرية العامة والخاصة المهمة لتقنيات التمكين الكمي من السرقة وإساءة الاستخدام.
الصين في الصدارة
ومع ذلك، تظل أبرز القضايا المثيرة للقلق تتعلق بالكمبيوتر الكمومي ذي الصلة بالتشفير، وهو نظام قادر على كسر التشفير الذي تستخدمه الأنظمة الرقمية في جميع أنحاء العالم، والذي من شأنه تكسير "البلوك تشين" على سبيل المثال، وهذه قدرة خطيرة للغاية عندما تكون في أيدي نظام معاد.
ويحذر الخبراء من أن الصين قد تكون في مركز الصدارة في مجالات مختلفة من التكنولوجيا الكمومية، وبخاصة في الشبكات والمعالجات الكمومية، إذ تم بناء اثنين من أقوى أجهزة الكمبيوتر الكمومية في العالم داخل الصين، ومنذ عام 2017، شيد العلماء في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية، أول شبكة اتصالات كمومية في العالم باستخدام الأقمار الصناعية المتقدمة، لكن من المرجح أن هذه المشاريع التي تم الكشف عنها علناً هي آلات علمية لإثبات المفهوم، مع تأثير ضئيل نسبياً على الجدوى المستقبلية للحوسبة الكمومية. ومع ذلك، فإن هذه النجاحات الصينية يمكن أن تشير إلى ميزة على الولايات المتحدة وبقية الغرب.
استخدامات مسؤولة
ومع احتدام التنافس وحرارة السباق، فإن الخبراء يكثفون دعواتهم إلى الحكومات كي تبدأ على وجه السرعة في التفكير في اللوائح والمعايير والاستخدامات المسؤولة، والتعلم من الطريقة التي أساءت فيها البلدان التعامل مع التقنيات الثورية الأخرى، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي، والتكنولوجيا النانوية، والتكنولوجيا الحيوية، وأشباه الموصلات، والانشطار النووي إذ لا ينبغي أن ترتكب الخطأ نفسه الذي ارتكبته مع الذكاء الاصطناعي.
المصادر:
.jpg)
ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
شاركنا بتعليقك ، مع مراعاة :
- أحترام الآداب العامة وأحترام الرأي الآخر
- عدم الأساءة الى أي جهة سواء كانت دينية أو سياسية
- عدم مشاركة الروابط والأعلانات منعاً باتاً