תחום הבינה מלאכותית אומנם הצליח לטפס בחודשים האחרונים לגבהים חדשים, אבל חלק מהמומחים מודאגים מהאפשרות שהוא מתקרב לתקרת זכוכית. הסיבה: המודלים גדלים מיום ליום וכוח החישוב העצום שנדרש בשביל לאמן אותם הופך לאבן נגף שמקשה על העוסקים בתחום להתקדם במהירות, בטח כאשר מדובר בסטארטאפים צעירים או בפרויקטים אקדמיים ולא בתאגידי ענק. הפתרון לבעיה הזאת עשוי להגיע בדמות טכנולוגיה מסקרנת שצוברת תאוצה בשנים האחרונות - מחשוב קוונטי.
יונתן כהן צילום: דורון לצטרמה זה בכלל אומר, מחשוב קוונטי? ד"ר יונתן כהן, סמנכ"ל הטכנולוגיות של הסטארט-אפ קוונטום מאשינס (Quantum Machines) שמפתח מערכות שליטה למחשבים קוונטיים, מסביר: "מחשב קלאסי מבוסס על יחידות חישוב בשם ביטים. כל ביט יכול להיות 0 או 1. מחשב קוונטי, לעומת זאת, מבוסס על קיוביטים - ביטים קוונטיים. בפיזיקה קוונטית אני יכול להיות גם ב-0 וגם ב-1 במשקלים שונים - אני יכול להיות קצת ב-0 והרבה ב-1, אני יכול להיות הרבה ב-0 וקצת ב-1. זה אומר שאני יכול לשלוח את המערכת לכמה מצבים בו-זמנית, ולהגיע לתשובה שאני צריך הרבה-הרבה יותר מהר".
נעה פלדמן, דוקטורנטית לפיזיקה באוניברסיטת תל אביב וכתבת במכון דוידסון לחינוך מדעי, מוסיפה כי "אחת הפעולות החשובות ביותר של מחשבים היא לייצר סימולציה של הטבע, כדי שנוכל ללמוד עליו ולהתבסס עליו כדי לפתח טכנולוגיה. הטבע מבוסס על הרבה מערכות שיש להן תכונות קוונטיות משמעותיות. הולכה חשמלית, גבישים או קרינה לא יכולים להיות מוסברים ללא מכניקת הקוונטים. כשמדמים מערכות כאלו, מקבלים הרבה יתרונות מכך שמחשב יכול לחקות אותן באופן טבעי, תוך שימוש בתכונות הקוונטיות שלו, ולא באופן מלאכותי עם מחשב קלאסי. גם בהדמיה של מערכות שאין להן אפקטים קוונטיים חזקים נוכל למצוא יתרונות בשימוש במחשב קוונטי".
היעד: מיליוני קיוביטים
מחשוב קוונטי אינו תחום מדעי חדש, אך בשנים האחרונות מופנים אליו תקציבי עתק והוא מעורר עניין רב. תרמה לכך בין היתר ההכרזה של גוגל ב-2019 על כך שהשיגה עליונות קוונטית כאשר המחשב הקוונטי שלה, סיקאמור, ביצע תוך 200 שניות חישוב שלמחשב-על היה לוקח 10,000 שנה לסיים. אומנם יש מי שחולקים על ההישג הטכנולוגי של גוגל, אבל כך או כך, האמת הכואבת היא שהמחשבים הקוונטיים של ימינו עדיין לא חזקים מספיק ולפיכך אינם שימושיים באמת. IBM, למשל, הצהירה שבשנה הבאה תציג מחשב קוונטי עם יותר מ-1,000 קיוביטים, בזמן שבתעשייה אומרים שבשביל לפתור משימות רלוונטיות לעולם האמיתי דרושים מיליוני קיוביטים.
נעה פלדמן צילום: פרטיאבל ההתמקדות במספר הקיוביטים עלולה להיות מטעה. לדברי כהן, "יש היום המון שגיאות במחשבים קוונטיים, אז זה לא מספיק לבנות מחשב קוונטי עם מיליון קיוביטים. אם כל הזמן יש לי שגיאות במערכת, לא עשיתי כלום. היום יש לנו מחשבים קוונטיים עם 100 קיוביטים, אבל כמות הקיוביטים שאנחנו מסוגלים לנצל את המקביליות שלהם בו-זמנית במחשבים הכי טובים היא כמה עשרות בלבד".
אם לא די בכך, לדברי כהן, בקרב העוסקים בתחום מתחוללת "מעין מלחמת עולם על מה יהיה המעבד הקוונטי הנכון". גוגל ו-IBM מתבססות על טכנולוגיית מוליכי-על (Superconducting) בזמן שחברות וארגונים אחרים (בהם מכון ויצמן) מהמרים דווקא על טכנולוגיה שנקראת מלכודת יונים. במיקרוסופט מאמינים בקיוביט הטופולוגי, הסטארט-אפ הישראלי קוונטום סורס (Quantum Source) מפתח טכנולוגיה לפיתוח מחשב קוונטי-פוטוני ו-D-Wave הקנדית מפתחת מחשוב קוונטי בטכנולוגיית Quantum Annealing.
אפשר לומר שמחשוב קוונטי עד היום לא ממש הועיל לאנושות, נכון?
כהן: "אני חושב שזאת אמירה הוגנת לגמרי וחשוב שאנשים יבינו אותה. זאת טכנולוגיה שהיא חדשה כפלטפורמת מיחשוב והיא עוד לא הביאה ערך משמעותי, אבל יש לנו את כל הסיבות להאמין שברגע שהטכנולוגיה הזאת תבשיל זה ישתנה, ואנחנו מתקדמים איתה כל הזמן".
"קצה גבול היכולת של כוח המחשוב"
לדברי ד"ר תומר סימון, המדען הראשי של מיקרוסופט מחקר ופיתוח בישראל, "הפוטנציאל של המחשוב הקוונטי לאנושות הוא מדהים. למעשה הגענו לקצה גבול היכולת של כוח המחשוב בעולם כדי לפתור את הבעיות של האנושות, למשל בעיית המזון - איך לייצר דשנים בצורה יותר טובה. זאת משימה שהמחשבים הקלאסיים היום לא מצליחים לפתור אותה ובגלל זה אנחנו מתבססים על תהליך שפותח לפני מלחמת העולם הראשונה. למחשוב הקוונטי יש גם פוטנציאל אדיר לעזור לנו לצמצם ולפתור את משבר האקלים".
אז איך המחשוב הקוונטי יכול לתרום לקידום הבינה המלאכותית? "כוח המחשוב שאנחנו צריכים בשביל להמשיך לדחוף את תחום הבינה המלאכותית הוא חסר תקדים והוא הולך ונהיה צוואר בקבוק מאוד משמעותי", מסביר כהן, "במהלך השנים עברנו מ-CPU, מעבדים גנריים שיודעים לעשות הכל, ל-GPU, מאיצים גרפיים שבמקרה יכולים להריץ רשתות נוירונים הרבה יותר טוב מאשר ה-CPU, ועכשיו התעשייה עוברת לשבבים מיוחדים שפותחו עבור תחום הבינה המלאכותית. הבאנה לאבס (חברה ישראלית לפיתוח שבבים לבינה מלאכותית שנרכשה על ידי אינטל - י.מ) עשו עבודה מצוינת והם מאפשרים לנו ליהנות מרשתות נוירונים לעוד כמה שנים, אבל בסוף יש מגבלות לטכנולוגיה הזאת של מחשוב קלאסי".
ד"ר תומר סימוןצילום: ראובן קופיצ'ינקיכהן מזכיר שאימון של מודל בינה מלאכותית דורש זמן רב, ולצד זאת גם הרבה כוח מחשוב ואנרגיה: "זה יכול לקחת שנתיים, בפאזה הבאה זה יכול לקחת ארבע שנים (בגלל הגדלת המודלים - י.מ). אם מחשב קוונטי יוכל לעשות את זה בחודש, אנחנו נתקדם הרבה יותר מהר". סימון מוסיף כי מחשבים קוונטיים צורכים הרבה פחות אנרגיה לעומת מחשבים קלאסיים, כך ש"מעבר לפתרון של בעיות בתחום ה-AI, יש פה הזדמנות אדירה להפחית את את טביעת הרגל הפחמנית ואת טביעת הרגל האנרגטית של הבינה המלאכותית".
קוונטים בענן
חוקרים בתחום הבינה המלאכותית, נציין, נשמעים פחות נלהבים כאשר שואלים אותם על הפוטנציאל של המחשוב הקוונטי. אחד החוקרים הבולטים בישראל אמר ל-ynet כי מדובר בהחלט בתחום מעניין, "אבל כרגע אנחנו לא מסתכלים על זה כמשהו שיהיה רלוונטי בטווח זמן של חמש שנים". חוקר בכיר אחר הודה שאינו מבין מספיק בתחום וסירב להתייחס אליו.
סימון מודה כי ישנם מקרים שבהם מחשוב קלאסי עדיף על מחשוב קוונטי: "יש בעיות שמחשב קלאסי פותר מעולה ואין לנו שום צורך במחשב קוונטי עבורן. לא כל דבר יש לך סיבה להריץ על מחשב קוונטי. אתה צריך למצוא את הבעיה שמחשב קוונטי באמת יכול להאיץ ולפתור אותה בצורה משמעותית טוב יותר, מהיר יותר ומדויק יותר ממחשב קלאסי. דרך אגב, הרבה מאוד מהעבודה היום מתמקדת בבנייה של האלגוריתם הקוונטי כך שהוא יהיה באמת יעיל יותר, ולצד זאת על איך מאפיינים בעיה שמתאימה למחשב קוונטי".
המחשוב הקוונטי לא צפוי להחליף לחלוטין את המיחשוב הקלאסי, לפחות לא בעתיד הנראה לעין. כהן מעריך שמחשבים קוונטיים יישבו בחוות שרתים והמשתמשים יוכלו לגשת אליהם באמצעות API (ממשק תכנות יישומים). "מהצד שלך אתה לא תראה את זה בכלל", הוא מסביר, "אתה תבקש לבצע משימה כלשהי והיא תישלח לביצוע בענן. חלק מהחישובים ייעשו על CPU, חלק על GPU, חלק על השבב של הבאנה לאבס וחלק על קיוביטים".
מתי נראה את המחשב הקוונטי פותר עבורנו בעיות אמיתיות?
כהן: "זאת שאלת השאלות ויש הרבה דעות שונות. האופטימיים מדברים על שנה-שנתיים, הפסימיים מדברים על שמונה שנים. אני מעריך שזה יקרה איפשהו באמצע - בין ארבע לחמש שנים".
סימון: "עם 200 קיוביטים יציבים אנחנו נראה בעיות פרקטיות מתחילות להיפתר. השאיפה היא שבשנתיים-שלוש הקרובות נתחיל לחוות ולראות את זה כאנושות".
