Экспертное заключение подготовлено по итогам сессии Форума будущих технологий «Вычисления и связь. Квантовый мир» «Квантовый интернет: можно ли создать квантовый суперкомпьютер? Останется ли место для искусственного интеллекта?».
Квантовые технологии и искусственный интеллект как технологии будущего
Квантовые технологии являются одним из возможных инструментов для решения всё более усложняющихся задач, стоящих перед обществом. Несомненно, что у нашей страны огромный потенциал в этой отрасли. В настоящий момент Россия входит в пятерку лидеров в области квантовых технологий. Если анализировать успехи страны по каждому из основных направлений развития квантовых технологий: создание квантовых компьютеров и/или эмуляторов их работы, квантовые коммуникации и криптография и разработка квантовых сенсоров, то по каждому направлению в настоящее время есть осязаемые результаты. Уже созданы прототипы квантовых компьютеров на базе МГУ им. М.В. Ломоносова, МФТИ, ФИАН, ОАР «РЖД» активно развивает квантовые коммуникации, а квантовые сенсоры находятся в сфере интересов крупнейших госкорпораций Ростеха и Росатома [1].
Инвестиции в сферу квантовых технологий с каждым годом только растут, и, если верить прогнозам крупнейших консалтинговых компаний и организаций, специализирующихся на рыночных и потребительских данных (McKinsey & Company, Statista и др.), такой рост сохранится как минимум до 2030 г (рисунок 1).
Искусственный интеллект, несомненно, является одной из ключевых технологий Четвертой промышленной революции, оказывая колоссальное влияние на рынок труда во всем мире. В то же время, если мы внимательно взглянем на развитие технологий искусственного интеллекта, о котором можно косвенно судить по инвестициям в эту сферу, опираясь на результаты, представленные в отчёте Стэнфордского университета [3], мы увидим, что в 2022 году впервые за несколько лет затраты на искусственный интеллект сократились (рисунок 2).
Рисунок 1 — Прогноз рынка квантовых вычислений по отраслям до 2030 года, в $ млн. [2]
Рисунок 2 — Инвестиции в технологии искусственного интеллекта в период с 2013 по 2022 гг. [3]
О неизбежном наступлении «зимы» искусственного интеллекта в ближайшем будущем говорит и профессор факультета экономики, менеджмента и бизнес-информатики НИУ ВШЭ в Перми, доктор технических наук Ясницкий Леонид Нахимович [4].
Данное положение дел с одной стороны может говорить о некотором «отрезвлении», связанным с пониманием и конкретизацией сфер применения разработанных и перспективных моделей в первую очередь машинного обучения. С другой стороны обучение огромных нейронных сетей, содержащих десятки миллиардов нейронов, на больших массивах данных упирается в вычислительные ресурсы. Существующие вычислительные мощности, создаваемые по всему миру суперкомпьютеры, способны обеспечить текущую потребность. Но какая синергия технологий будущего получится, если произойдет рывок в создании квантового компьютера? Об этом на тематической сессии «Квантовый интернет: можно ли создать квантовый суперкомпьютер? Останется ли место для искусственного интеллекта?» Форума будущих технологий задумались ведущие специалисты по данным направлениям. Давайте и мы с опорой на их мнение попробуем представить ближайшее технологическое будущее.
Перспективы синергии квантовых технологий и искусственного интеллекта
Ряд экспертов считают, что синергия искусственного интеллекта и квантовых вычислений поможет решить множество важнейших задач, стоящих перед обществом, среди которых предсказание изменений климата и прогнозирование погоды, разработка эффективных лекарств, расчет оптимальных маршрутов беспилотными транспортными средствами, оптимизация потребления ресурсов с учетом прогнозов роста населения [5].
В качестве реальных шагов по данному направлению создавались целые научно-исследовательские лаборатории, проводились работы. Так, в США в 2013 году как совместный проект NASA, Google и Ассоциации космических исследований университетов появилась лаборатория QuAIL (Quantum Artificial Intelligence Lab — лаборатория квантового искусственного интеллекта). В 2019 г. сотрудники лаборатории, которые работали в партнерстве с Google и Национальной лабораторией Ок-Риджа, заявили о достижении квантового превосходства (способности квантовых вычислительных устройств решать проблемы, которые классические компьютеры практически не могут решить) [6]. В настоящее время лаборатория продолжает работать над решением сложные задач оптимизации и машинного обучения, возникающие в аэронавтике NASA, науках о Земле и космосе, а также в миссиях по исследованию космоса.
Отечественные ученые и инженеры также проводят работы по данному направлению. В июле 2020 г. ГК «Ростатом» и Российский квантовый центр (РКЦ) объявили о создании лаборатории по развитию квантового искусственного интеллекта. Деятельность созданной лаборатории направлена главным образом на исследование и разработку методов и алгоритмов машинного обучения на квантовых компьютерах.
На Форуме будущих технологий было объявлено о ещё одной важной инициативе в части синергии квантовых технологий и искусственного интеллекта (ИИ). Российский альянс искусственного интеллекта, объединяющий ведущих разработчиков систем машинного обучения, создал рабочую группу по развитию квантовых вычислений и их внедрению в системы ИИ.
Организаторами альянса, в частности вице-президентом Сбербанка Альбертом Ефимовым, было указано на необходимость преодоления «пропасти» между конкретными задачами и квантовыми алгоритмами, способными их решать [7].
О данной проблеме в своем выступлении в рамках тематической сессии «Квантовый интернет: можно ли создать квантовый суперкомпьютер? Останется ли место для искусственного интеллекта?» говорил и директор Центр технологий искусственного интеллекта СколТеха, ведущий научный сотрудник Института искусственного интеллекта (AIRI) Иван Оселедец.
Одним из вариантов решения данной проблемы может стать проведение круглых столов с участием членов сформированной рабочей группы конференций, симпозиумов, представителей индустрии, разработчиков алгоритмов искусственного интеллекта и исследователей, принимающих участие в создании квантовых компьютеров. В качестве решений таких мероприятий должны быть индустриальные кейсы и соответствующие НИР и НИОКР, направленные на разработку интеллектуальных систем, использующих квантовые вычисления. Лишь после постановки задачи, а также обоснования необходимости её решения с применением синергии перспективных технологий будущего, можно говорить о необходимости для искусственного интеллекта квантовых компьютеров.
Указать даже примерные сроки возникновения подобной синергии технологий при решении практических задач крайне сложно. По мнению Сергея Наквасина, директора Национального центр развития искусственного интеллекта при Правительстве Российской Федерации, случиться это может быть не ранее чем через 7 лет.
Очертить перечень подобных задач в настоящее время также представляется сложным. В первую очередь, по мнению Ивана Оселедца, это задачи логистики, факторизации и в целом np-полные задачи.
Необходимость квантового компьютера для развития технологий искусственного интеллекта
Технологии искусственного интеллекта, начавшиеся с исследований в 50-х годах прошлого века и переживающие в последние десятилетия бум своего развития, вполне можно считать самостоятельными в том смысле, что перспективы их развития не столько зависят от квантовых компьютеров. Перед разработчиками систем искусственного интеллекта стоит целый класс первоочередных задач, среди которых проблемы сбора, передачи в устройства машинного обучения и защиты данных, вопросы оптимизации используемых алгоритмов и программных архитектур.
То есть утверждение, что без разработки квантовых компьютеров, технологии искусственного интеллекта остановятся в своем развитии, видится в настоящий момент не достаточно обоснованным.
Однако, вне всякого сомнения, в сторону синергии квантовых технологий и искусственного интеллекта смотреть стоит. Уже сейчас становится понятным, что для решения ряда задач, связанных с процессом обучения нейронных сетей, матричными вычислениями, перспективные квантовые устройства могут значительно повысить производительность отдельных этапов алгоритмов, что в конечном итоге найдет отражения в виде прикладных разработок и приложений.
Список источников.
1. Квантовые технологии для государства и бизнеса: настоящее и будущее / доклад, Фонд Росконгресс, Российский квантовый центр (РКЦ), СП «Квант», РЖД, Правительство Москвы // https://roscongress.org/materials/kvantovye-tekhnologii-dlya-gosudarstva-i-biznesa-nastoyashchee-i-budushchee/, 25.07.2023
2. Квантовый скачок искусственного интеллекта // https://cdo2day.ru/cifrovoj-analiz/kvantovyj-skachok-iskusstvennogo-intellekta/, 25.07.2023
3. Stanford: Fintech Maintains Position as Third Biggest AI Investment Focus Area // https://fintechnews.ch/aifintech/stanford-fintech-maintains-position-as-third-biggest-ai-investment-focus-area/59671/ 25.07.2023
4. Зима близко. Почему искусственный интеллект может потерять популярность // https://iq.hse.ru/news/298467405.html, 25.07.2023
5. Квантовый скачок искусственного интеллекта // https://cdo2day.ru/cifrovoj-analiz/kvantovyj-skachok-iskusstvennogo-intellekta/, 25.07.2023
6. NASA Quantum Artificial Intelligence Laboratory (QuAIL) // https://www.nasa.gov/content/nasa-quantum-artificial-intelligence-laboratory-quail, 25.07.2023
7. Эксперт: российский альянс ИИ создал рабочую группу по развитию квантовых вычислений // https://tass.ru/ekonomika/18265899, 25.07.2023
Экспертные аналитические заключения по итогам сессий деловой программы Форума и любые рекомендации, предоставленные экспертами и опубликованные на сайте Фонда Росконгресс являются выражением мнения данных специалистов, основанном, среди прочего, на толковании ими действующего законодательства, по поводу которого дается заключение. Указанная точка зрения может не совпадать с точкой зрения руководства и/или специалистов Фонда Росконгресс, представителей налоговых, судебных, иных контролирующих органов, а равно и с мнением третьих лиц, включая иных специалистов. Фонд Росконгресс не несет ответственности за недостоверность публикуемых данных и любые возможные убытки, понесенные лицами в результате применения публикуемых заключений и следования таким рекомендациям.
