Kvanttilaskenta ja tekoäly: Mullistavatko ne tutkimuksen yhdessä?

Kvanttilaskenta ja tekoäly: Mullistavatko ne tutkimuksen yhdessä?

26. helmikuuta 2025 huippuosaamisklusterin Ruhr Explores Solvation (RESOLV) uudenvuoden vastaanotto pidettiin Dortmundin teknisen yliopiston Rudolf Chaudoire -paviljongissa. Yli 100 osallistujaa, mukaan lukien tutkijat, teollisuuden edustajat ja opiskelijat, kokoontui keskustelemaan viimeisimmistä liuotintutkimuksen ja teknologisten innovaatioiden kehityksestä. Tohtori Alessandro Curioni, IBM:n Euroopan ja Afrikan varapresidentti ja IBM:n tutkimuslaboratorion johtaja Zürichissä, piti vierailijapuheen ja asetti puheensa keskipisteeksi tieteen ja teollisuuden yhteistyön tärkeyden tekoälyn (AI) käytössä yhteiskunnallisiin haasteisiin.

RESOLV:n tiedottaja, professori tohtori Martina Havenith muistutti kuluneesta vuodesta, johon vaikutti voimakkaasti uuden hakemuksen valmistelu ja valmistautuminen Bonnissa tulevaan arviointiin. Yhteensä 13 aivoriihi-istunnossa viimeisen kolmen vuoden aikana osallistujat ovat tunnistaneet uusia tieteellisiä haasteita. Tämän katsauksen tuloksia odotetaan 22.5.2025.

Tekniset muutokset ja niiden vaikutukset

Tohtori Curioni korosti puheessaan kahta ratkaisevinta teknologista muutosta viimeisen 30 vuoden aikana: tekoälyn ja kvanttilaskentaan. Tekoäly mullistaa parhaillaan elämän todellisuutta, kun taas kvanttilaskenta on kehittymässä teoreettisesta konseptista dynaamiseksi tutkimusalaksi. Ennusteiden mukaan kvanttilaskenta pystyy ratkaisemaan monimutkaisia ​​tehtäviä huomattavasti tehokkaammin vuodesta 2030 alkaen.

Cluster of Excellence RESOLV aikoo käyttää tekoälyä yhä enemmän liuottimien tutkimuksessa. Klusterin tutkijat käyttävät jo koneoppimismenetelmiä molekyylien välisten vuorovaikutuspotentiaalien määrittämiseen ja kemiallisten reaktioiden suunnitteluun. Nämä lähestymistavat osoittavat, kuinka tekoäly voi paitsi optimoida olemassa olevia tutkimusprosesseja, myös avata uusia tutkimusalueita.

Tekoälyn ja kvanttimekaniikan välinen tutkimus

Synergiaet tekoälyn ja kvanttimekaniikan välillä ovat lupaavia ja tarjoavat jännittäviä mahdollisuuksia. Kvanttimekaniikka syventää ymmärrystämme aineen ja energian peruslaeista. Niiden periaatteet, kuten takertuminen ja superpositio, voivat edistää merkittävästi tekoälyn kehitystä. Esimerkiksi sotkeutuminen mahdollistaa monimutkaiset prosessointiprosessit, kun taas superpositio lisää tekoälyjärjestelmien oppimisnopeutta.

Näiden kahden teknologian yhdistelmä voisi olla uraauurtava erityisesti data-analyysissä, materiaalitieteessä ja lääketeollisuudessa. Kvanttialgoritmit voisivat parantaa merkittävästi hahmontunnistusta ja data-analyysiä. Mutta haasteita ei myöskään pidä aliarvioida. Korkeat laskentavaatimukset ja algoritmien monimutkaisuus vaikeuttavat integrointia olemassa oleviin järjestelmiin.

Siitä huolimatta kvanttilaskenta on edelleen tärkeä työkalu ratkaista tiettyjä ongelmia, joita tekoäly ei yksin pysty ratkaisemaan. Kvanttitietokoneiden suorituskyvyn lisääminen vaatii vakaampia kubitteja, parannettua virheenkorjausta ja nopeampia prosessoreita. Näitä tekniikoita on kehitettävä edelleen, jotta ne saavuttavat täyden potentiaalinsa.

Sitä vastoin tekoälyllä on se etu, että se voi toimia olemassa olevassa infrastruktuurissa ja käsitellä tehokkaasti suuria tietomääriä. Pitkällä aikavälillä tämä voi johtaa hybridilähestymistapaan, jossa tekoäly ja kvanttilaskenta täydentävät toisiaan ja mahdollistavat tieteellisten löydösten tekemisen aiemmin tuntemattomilla ulottuvuuksilla.

Tunnustuksena erinomaisista saavutuksista RESOLV Doctoral Prize 2024 myönnettiin tohtori Elie Benchimolille. Hänen tutkimuksensa liuottimien vaikutuksista kemiallisiin tasapainoihin itseorganisoituvissa järjestelmissä avaa uuden alueen monimutkaisten dynaamisten järjestelmien tutkimusalueelle.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tapahtuma tuo esiin tekoälyn ja kvanttilaskennan alan merkittäviä edistysaskeleita ja yhteistyöhankkeita, joilla voi olla pysyvä vaikutus tieteellisen tutkimuksen lisäksi myös teollisuuteen. Näiden dynaamisten tutkimusalojen välinen vaihto voisi määritellä uudelleen mahdollisen rajat news.rub.de, allaboutai.com ja das-wissen.de raportti.