راز‌های جهان کشف می‌شود / رایانه‌های کوانتومی جهان ما را متحول خواهند کرد / سرطان و آلزایمر درمان خواهد شد

وب‌گاه عصر ایران 1402/02/05 - 11:56 مشاهده در مرجع

"میچیو کاکو" فیزیکدان می‌گوید رایانه‌های کوانتومی جهان مان را متحول خواهند کرد. او معتقد است این فناوری قادر به درمان بیماری سرطان و بحران‌های آب و هوایی خواهد بود. با این وجود، آیا می‌توان رایانه‌های کوانتومی را راه اندازی کرد؟

آیا اخیرا در مورد فناوری احساس نگرانی کرده اید؟ اگر چنین است نگران نباشید بسیاری با شما همدل و همنظر هستند. سازمان ملل متحد از همه دولت‌ها خواسته تا مجموعه‌ای از قوانین طراحی شده برای مهار هوش مصنوعی را اجرا کنند. در نامه‌ای سرگشاده که توسط شخصیت‌هایی مانند "یووال نوح هراری" و "ایلان ماسک" امضا شد آنان خواستار توقف تحقیقات در مورد پیشرفته‌ترین هوش مصنوعی و اتخاذ تدابیری برای کسب اطمینان از حفظ ایمنی، قابل اعتماد بودن و وفاداری فناوری مبتنی بر هوش مصنوعی شدند. به گزارش فرارو به نقل از گاردین، این دردسر‌ها به دنبال راه‌اندازی چت جی پی تی (Chat GPT) در سال گذشته آغاز شد یک چت بات که می‌تواند به راحتی برای تان مقاله‌ای درباره هر موضوعی را بنویسد همان طور که می‌تواند دستور العملی برای هر چیزی که در آن شب در قفسه خانه خود دارید ایجاد کند. با این وجود، اگر رایانه‌های مورد استفاده برای توسعه هوش مصنوعی با رایانه‌هایی جایگزین شوند که قادر به انجام محاسبات نه میلیون‌ها بلکه تریلیون‌ها بار سریع‌تر باشند وضعیت چگونه خواهد بود؟ اگر کار‌هایی که ممکن است هزاران سال به طول انجامند تا در دستگاه‌های امروزی انجام شوند ظرف مدت چند ثانیه صورت گیرند چه خواهد شد؟ خب، این دقیقا آینده‌ای است که "میچیو کاکو" فیزیکدان پیش بینی می‌کند. او معتقد است که ما در آستانه پشت سر گذاشتن عصر دیجیتال برای یک دوره کوانتومی هستیم که تغییرات علمی و اجتماعی غیر قابل تصوری را به همراه خواهد داشت. رایانه‌ها دیگر از ترانزیستور‌ها استفاده نخواهند کرد بلکه از ذرات زیراتمی برای انجام محاسبات استفاده می‌کنند و قدرت پردازشی باورنکردنی را آزاد می‌کنند. یک فیزیکدان دیگر آن را به قرار دادن "موتور موشک در ماشین خود" تشبیه کرده است. با این توضیحات اکنون چه احساسی دارید؟! او از طریق اپلیکیشن زوم در آپارتمان اش در بخش غربی منهتن با "گاردین" صحبت می‌کرد. این دانشمند 76 ساله بازنشسته در عرصه تحقیقات که هنوز در دانشگاه شهر نیویورک به عنوان استاد فیزیک نظری تدریس می‌کند یکی از طرفداران "آیزاک آسیموف" است و می‌گوید در حال حاضر در حال تدریس دوره‌ای در زمینه فیزیک علمی - تخیلی است. در وب سایت کاکو او به عنوان یک "آینده نگر در عرصه علم" توصیف شده است. کتاب تازه او تحت عنوان "برتری کوانتومی" تمام وعده‌های محاسبات کوانتومی را ترسیم می‌کند و نکات بسیار کمی از جنبه‌های منفی را نشان می‌دهد. اگرچه او مو‌های سفید و بلند یک دانشمند دیوانه کلیشه‌ای را دارد، اما دیگر ویژگی‌های دانشمندان را ندارد. او با سرعتی همانند یک سخنران با مهارت صحبت می‌کند و گاهی اوقات صدایش را حین سخن گفتن قدری بالاتر می‌برد. کاکو درباره چت جی پی تی و جنجال ایجاد شده حول محور آن می‌گوید:"روزنامه نگاران درباره چت بات‌ها فکر می‌کنند چرا که می‌بینند تهدیدی برای موقعیت شغلی آنان است. بسیاری از مشاغل از نظر تاریخی در خطر بوده اند، اما هیچ کس واقعا چیز زیادی در مورد آن خطرات نگفته بود. اکنون روزنامه نگاران دقیقا در تیررس قرار دارند". البته این دیدگاه او تنها بخشی از حقیقت را بیان می‌کند. گزارشی به تازگی منتشر شده از گلدمن ساکس تخمین زده که 300 میلیون شغل در نتیجه هوش مصنوعی در خطر اتوماسیون (خودکاری شدن) قرار دارند. کاکو اعتراف می‌کند که ممکن است شاهد ظهور "ماشین‌های حساس" از آزمایشگاه‌ها باشیم، اما تصور می‌کند که ممکن است آن دوره صد سال دیگر یا مدت زمان بیش تری به طول بیانجامد. او در این بین فکر می‌کند که چیز‌های زیادی برای احساس خوب و مثبت درباره این تحول وجود دارد. کاکو می‌گوید موتور موشکی محاسبات کوانتومی باعث خواهد شد تا تحقیقات در عرصه شیمی، زیست‌شناسی و فیزیک با انواع اثرات ضربه‌ای کاملا متحول شود. او می‌گوید محاسبات کوانتومی هم چنین در مورد موارد دیگر نیز ما را قوی‌تر خواهد ساخت از جمله آن که ما را قادر می‌سازد تا دی اکسید کربن را از جو خارج کرده و آن را با مواد زائد جمع آوری و دوباره استفاده کنیم یا به اصطلاح با بازیافت کربن آن را به سوخت تبدیل کنیم. این موضوع به ما کمک می‌کند نیتروژن را از هوا بدون دما و فشار بالا استخراج کنیم که به این معنی است که تولید کود در حال حاضر 2 درصد از انرژی مورد استفاده روی زمین را تشکیل می‌دهد و منجر به یک انقلاب سبز تازه خواهد شد. این موضوع به ما این امکان را می‌دهد تا باتری‌های بسیار کارآمد بسازیم تا به انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کنیم (باتری‌های لیتیوم یونی امروزی تنها حدود 1 درصد انرژی ذخیره شده در بنزین را حمل می‌کنند). این وضعیت چالش‌های طراحی و مهندسی را حل خواهد کرد چالش‌هایی که در حال حاضر ما را از تولید انرژی ارزان و فراوان از طریق همجوشی هسته‌ای باز می‌دارند. چنین وضعیتی منجر به درمان‌های بنیادی موثر برای سرطان، آلزایمر و بیماری‌های پارکینسون در کنار بسیاری از موارد دیگر خواهد شد. این امر چگونه میسر خواهد شد؟ نکته اصلی آن است که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند محاسبات را بسیار سریع‌تر از رایانه‌های دیجیتال انجام دهند. رایانه‌های کوانتومی این کار را با استفاده از کیوبیت‌ها (معادل کوانتومی بیت ها) انجام می‌دهد صفر و یک‌هایی که اطلاعات را در یک رایانه معمولی منتقل می‌کنند. در حالی که بیت‌ها به عنوان بار‌های الکتریکی در ترانزیستور‌های حک شده بر روی تراشه‌های سیلیکونی ذخیره می‌شوند کیوبیت‌ها دارای ویژگی‌های ذرات مانند تکانه زاویه‌ای یک الکترون هستند. قدرت آتش برتر کیوبیت‌ها به این دلیل به وجود می‌آید که قوانین فیزیک کلاسیک در دنیای عجیب زیر اتمی اعمال نمی‌شود و به آن‌ها اجازه می‌دهد هر مقداری بین صفر و یک بگیرند و فرآیندی مرموز به نام درهم تنیدگی کوانتومی را امکان پذیر می‌سازد که انیشتین آن را "کنش شبح وار از راه دور" نامیده بود. کاکو تلاش‌های شجاعانه‌ای را برای توضیح این سازوکار‌ها در کتاب اش انجام داده، اما اساسا درک کامل آن برای یک فرد غیرممکن است. همان طور که "سابین هوسن فلدر" فیزیکدان آلمانی در یکی از ویدئو‌های محبوب اش در یوتیوب درباره این موضوع می‌گوید:"زمانی که در مورد مکانیک کوانتومی می‌نویسیم با وظیفه تبدیل عبارات ریاضی به زبان روبرو هستیم. صرف نظر از این که از چه زبانی استفاده می‌کنیم انگلیسی، آلمانی، چینی یا هر چیز دیگری زبان ما برای توصیف رفتار کوانتومی تکامل نیافته است". آن چه برای ما باقی مانده قیاس‌هایی با کاربرد‌های مختلف است برای مثال، قطار‌های اسباب بازی با قطب نما روی آن و موش‌ها در پیچ و خم‌هایی که کاکو برای توضیح ایده‌های پیچیده‌ای مانند اصل برهم نهی و انتگرال مسیر از آن استفاده می‌کند. فراتر از این موارد یک نکته مهم وجود دارد: واقعیت کوانتومی است و بنابراین رایانه‌های کوانتومی می‌توانند آن را به گونه‌ای شبیه سازی کنند که رایانه‌های دیجیتال در تلاش برای انجام آن هستند. کاکو می‌گوید:" مادر طبیعت به صورت دیجیتالی محاسبه نمی‌کند. رایانه‌های کوانتومی باید بتوانند راز‌های زندگی، اسرار جهان، اسرار ماده را کشف کنند، زیرا زبان طبیعت اصالتا کوانتومی است. اگر می‌خواهید دقیقا بدانید که فتوسنتز چگونه کار می‌کند (هنوز برای علم مدرن یک راز است)، یا چگونه یک پروتئین با پروتئین دیگر در بدن انسان تعامل دارد می‌توانید از "آزمایشگاه مجازی" یک رایانه کوانتومی برای مدل سازی دقیق آن استفاده کنید. در آن صورت طراحی دارو‌هایی برای ایجاد اختلال در فرآیند‌های بیولوژیکی مانند تکثیر سلول‌های سرطانی یا اختلال رخ داده در پروتئین‌ها در بیماری آلزایمر می‌تواند بسیار آسان‌تر شود". کاکو حتی معتقد است که با استفاده از رایانه‌های کوانتومی معمای پیری نیز رمزگشایی خواهد شد و این موضوع را در یکی از فصول کتاب اش با عنوان "جادانگی" بررسی می‌کند. در اینجا باید یک هشدار را مطرح کرد: ساخت رایانه‌های کوانتومی بسیار دشوار است. از آنجایی که رایانه‌های کوانتومی به ذرات ریز متکی هستند که به شدت نسبت به هر نوع اختلالی حساس می‌باشند اکثر آن رایانه‌ها صرفا می‌توانند در دمای نزدیک به صفر مطلق کار کنند جایی که همه چیز کُند می‌شود و حداقل "صدای محیطی" وجود دارد. از این روست که شرایط مرتبط با آن بسیار دشوار می‌شود. تاکنون Osprey ساخت آی بی ام پیشرفته‌ترین رایانه کوانتومی جهان بوده و دارای 433 کیوبیت است. این ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما همان طور که آی بی ام اشاره می‌کند تعداد بیت‌های کلاسیکی که برای نمایش وضعیت در پردازنده Osprey ضروری است بسیار بیش از تعداد کل اتم‌های موجود در جهان شناخته شده هستند. چیزی که آنان نمی‌گویند این است که پیش از آن که تحت تاثیر صدا قرار گیرد صرفا در حدود 70 تا 80 میلیونیم ثانیه کار می‌کند. علاوه بر این، محاسباتی که می‌تواند انجام دهد کاربرد‌های بسیار محدودی دارد. همان طور که کاکو نیز خود اذعان می‌کند:"یک رایانه کوانتومی قابل اجرا که می‌تواند مشکلات دنیای واقعی را حل کند هنوز سال‌های زیادی به عنوان ایده قابل تحقق در آینده باقی خواهد ماند". برخی از فیزیکدانان مانند "میخائیل دیاکونوف" از دانشگاه مونپلیه در فرانسه معتقدند که چالش‌های فنی به این معناست که شانس ساخت یک رایانه کوانتومی که قادر به رقابت با لپ تاپ شما باشد تقریبا صفر است. کاکو، اما با دیاکونوف موافق نیست. او به میلیارد‌ها دلاری که برای تحقیقات کوانتومی تخصیص داده شده اشاره می‌کند و می‌گوید اصطلاحا هجوم مردم به ناحیه‌ای که در آن طلا کشف شده در راه است و شاهد پیشرفت‌های چشمگیری خواهیم بود پیشرفتی سریع به شیوه‌ای که آژانس‌های اطلاعاتی درباره آن هشدار داده اند و از لزوم نیاز به آماده سازی شرایط برای مواجهه با فناوری‌های کوانتومی گفته اند. شرکت‌هایی مانند آی بی ام، گوگل، مایکروسافت و اینتل سرمایه گذاری هنگفتی روی این فناوری انجام می‌دهند مانند دولت چین که یک رایانه 113 کیوبیتی به نام "جیوژانگ" را توسعه داده است. بنابراین، با فرض اینکه رویا‌های کوانتومی برای لحظه‌ای به واقعیت تبدیل شوند: آیا وظیفه ما برجسته سازی نقاط مثبت آن است همانند کاری که کاکو انجام می‌دهد؟ در مورد امکان استفاده از این قابلیت‌های عظیم برای مقاصد منفی وضعیت چگونه خواهد بود؟ کاکو در این باره می‌گوید:"خب، این قانون جهانی فناوری است که می‌توان از آن برای مقاصد خیر یا شر استفاده کرد. وقتی انسان‌ها تیر و کمان را ساختند نیز همین وضعیت وجود داشت هم امکان داشت از آن برای شکار و غذا دادن به مردمان قبیله استفاده کنند و هم این امکان وجود داشت که از آن علیه انسان‌های دیگر که دشمنان قبیله قلمداد می‌شدند استفاده نمایند". او می‌افزاید:"پیشرفت در فیزیک به طور خاص چشم انداز تسلیحات تازه و ترسناک‌تر را تشدید کرده است. با این وجود، نمی‌توان تحقیقات را متوقف کرد. شما اکتشافات را انجام می‌دهید سپس با عواقب آن مقابله می‌کنید. به همین دلیل است که ما تسلیحات هسته‌ای را تنظیم می‌کنیم. تسلیحات هسته‌ای نتیجه نسبتا ساده‌ای از فرمول E=mc2 انیشتین هستند و باید تنظیم شوند، زیرا "E" (انرژی یک سامانه فیزیکی) برای نابودی بشریت در سیاره زمین کافی است. در برخی موارد ما به مرز‌های این فناوری خواهیم رسید جایی که تاثیر منفی بر جامعه دارد. در حال حاضر، من می‌توانم مزایای زیادی را ببینم". در هر صورت برای کاکو دانش معادل قدرت است. این بخشی از دلیلی است که کاکو از آزمایشگاه به تلویزیون، رادیو و عرصه نگارش کتاب نقل مکان کرده است. او می‌گوید:" کل هدف از نوشتن کتاب برای عموم این است که آنان بتوانند تصمیمات معقول و عاقلانه‌ای در مورد آینده فناوری اتخاذ کنند. هنگامی که فناوری به قدری پیچیده شود که یک فرد معمولی نتواند آن را درک کند دردسر بزرگی به وجود می‌آید، زیرا در آن صورت افرادی که فاقد قطب نمای اخلاقی باشند مسئول هدایت آن فناوری خواهند بود". دلایل دیگری نیز وجود دارند. کاکو از دوران کودکی عاشق داستان‌های علمی - تخیلی بود. او می‌خواست بداند که آیا واقعا ممکن است قوانین فیزیک بتوانند ایده‌های آن داستان را مورد تایید قرار داده یا رد کنند. او می‌گوید:"در بخش علوم هیچ چیز مطلقا هیچ چیز وجود نداشت؛ و من هم چنین مجذوب رویای اینشتین در مورد نظریه همه چیز، یک نظریه میدان یکپارچه بودم. باز هم چیزی حتی یک کتاب در مورد رویای بزرگ اینشتین نیافتم. با خود گفتم زمانی که در بزرگسالی به فیزیکدانی نظری تبدیل شوم در این زمینه مقاله خواهم نوشت. با این وجود، در کودکی می‌خواستم برای خود بنویسم. به کتابخانه می‌رفتم و به قدری ناامید بودم که چیزی برای خواندن نداشتم". کاکو با خنده می‌گوید:"سیلیکون ولی از هیچ رشد کرده است. زمانی که بچه بودم آنجا پر از باغ‌های سیب بود. من پیش‌تر در باغ‌های سیب جایی که اکنون مقر اپل در آن قرار دارد بازی می‌کردم". اگر پیش‌بینی‌های او درباره انقلاب کوانتومی درست باشد می‌توانیم شاهد تغییرات باشیم. او می‌گوید:"این امکان وجود دارد که سیلیکون، ولی به یک کمربند زنگ زده تبدیل شود زباله دانی از تراشه‌هایی که دیگر هیچ کس از آن استفاده نمی‌کند، زیرا در صورت وقوع انقلاب کوانتومی آن تراشه‌ها بسیار ابتدایی به نظر خواهند رسید". او می‌گوید احتمالا شاهد یک مرکز درخشان جدید محاسبات کوانتومی خواهیم بود، زیرا غول‌های فناوری امروزی در تلاش هستند تا سرمایه‌های فکری و مالی عظیم شان را مجددا مستقر کنند. باید دید که آیا انقلاب کوانتومی کاکو با این هیاهو مطابقت دارد یا خیر. با این وجود، اگر حق با او باشد و همه چیز‌های دیجیتالی تبدیل به گرد و غبار شود ما در حال حرکت در یک سفر جهنمی هستیم. تماشاخانه