IA e computer quantistici, cosa possono fare assieme?

Fino a qualche anno fa la novità più futuristica del mondo tech erano i computer quantistici. Le notizie si susseguivano giorno dopo giorno, fino a quando se ne è parlato sempre meno e oggi faticano a entrare nella cronaca quotidiana. Non significa che sono stati abbandonati, i ricercatori sono sempre all’opera, alla ricerca di soluzioni migliori per democratizzare questa tecnologia. Non accadrà che fra qualche anno ognuno di noi avrà un processore quantistico nel computer sotto alla scrivania, stiamo sempre parlando di applicazioni su larga scala, ma non c’è dubbio che il potenziale di questa tecnologia rimane immenso.

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Ora è il momento dell’intelligenza artificiale, un trend che probabilmente non finirà mai, o meglio, a un certo punto diventerà così normale che non ci sarà più bisogno di parlarne. Perché se i computer quantistici rappresentano un possibile futuro, l’IA è già il presente, ma stiamo sperimentando solo una piccola frazione di quello che è in grado di fare. Come oggi è naturale interagire con lo smartphone picchiettando sullo schermo senza usare tasti fisici, domani sarà normale usare l’IA per fare tutto. Non ce ne renderemo nemmeno più conto, perché sarà il modo normale di fare le cose.

Ma cosa può fare la potenza dell’IA se applicata a un nuovo tipo di computer, infinite volte più potente di quelli attuali? Perché la potenza non serve a nulla se non si sa come sfruttarla, e se fino a qualche tempo fa la creazione di un software in grado di sfruttare la meccanica quantistica doveva essere frutto di una mente umana, cosa accadrebbe se si lasciasse che fosse una mente artificiale a sfruttare tutta questa rinnovata potenza?

Perché i computer quantistici sono una rivoluzione

I computer digitali sono limitati perché basati su un linguaggio binario, cioè sul fatto che i bit d’informazione possono avere solo due stati, 1 o 0. Non è un problema di quantità di stati, si possono creare computer digitali con più stati, ma sarebbero comunque limitati.

I computer quantistici abbattono questo limite, poiché basandosi sullo spin degli atomi, questo può occupare infiniti stati e per le leggi della meccanica quantistica, questi stati possono essere occupati anche contemporaneamente, proprio per la sovrapposizione quantistica.

Per spiegare meglio cosa sono e come funzionano i computer quantistici, qualche anno fa ho realizzato un video che vi consiglio di guardare, l’ho inserito qui sotto. La tematica è molto complicata, e un me più giovane ha semplificato l’argomento, al punto tale da rendere qualche concetto così semplice dal risultare scientificamente sbagliato, ma probabilmente abbastanza corretto da poter passare le informazioni più importanti.

Quello che ci interessa del racconto è sapere che un approccio quantistico può portare a ottenere prestazioni nemmeno immaginabili rispetto a quello che si può fare oggi con un computer moderno. Alcuni scienziati che studiano la materia si spingono addirittura a dire che quando i computer quantistici saranno la “normalità”, guarderemo i computer attuali come noi oggi guardiamo i vecchi abachi. Penso che questo esempio renda l’idea del passo in avanti gigantesco che faremo.

Certo i computer quantistici sono ancora in fase sperimentale, perché ci sono diversi modi per applicare le leggi della meccanica quantistica e quindi si sta capendo qual è il migliore e soprattutto quello più utilizzabile, dato che ci sono forze in campo decisamente complesse e a tratti inesplorate. Inoltre, i calcoli necessari per l’IA sono differenti da quelli per il classico uso dei computer, motivo per cui sono nati gli acceleratori IA e perché le CPU moderne includono le NPU. Ma con una conoscenza avanzata dei meccanismi dei computer quantistici sarà possibile creare versioni in grado di offrire il meglio per l’uso dell’IA su una scala infinitamente grande.

Perché l’IA è una vera rivoluzione

L’IA non è un sistema che prende le informazioni disponibili al mondo, le analizza, le classifica e poi le usa per dare una risposta alla vostra domanda. Questo concetto sbagliato nasce perché spesso si sente dire che un’IA viene allenata con immagini, con le informazioni di Internet, e altre fonti, e quindi si tende a pensare - perché è un processo logico nella nostra mente - che l’IA, il computer, immagazzina tutte quelle informazioni nella sua memoria e quando gli viene fatta una domanda, cerca le informazioni corrette e ce le propone.

Quello che fa un sistema di AI basato sull’algoritmo Transformer è un approccio non logico per la nostra mente, di conseguenza difficile da capire: certo analizza i dati, ma li classifica e organizza in uno spazio tridimensionale matematico, a cui poi applica matematica e analisi stocastiche per organizzare gli output in base agli input che riceve.

Quando chiediamo a un sistema di AI di disegnare un cane, non disegna un cane, non sa cos’è un cane come lo sappiamo noi con la nostra mente umana. Quello che fa l’IA è colorare dei pixel che compongono un’immagine secondo uno schema che solitamente è abbinato a quello che per noi è la parola “cane”, che il computer traduce in un altro input matematico.

Per riuscire a organizzare dei pixel in maniera così precisa che ai nostri occhi - e cervello - appare come una foto di un cane, la quantità di dati e calcoli matematici che vengono fatti è immensa.

Questo è il motivo per cui l’IA attuale è una rivoluzione, perché non è legata a un campo o argomento particolare e questo approccio si può applicare a tutto. Dalla creazione delle immagini alla realizzazione di testi, dalle ricerche scientifiche a quelle mediche, letteralmente a qualsiasi campo.

AI e computer quantistici, cosa possono risolvere assieme

I modelli di IA stanno evolvendo a una velocità assurda. Fino a un paio di anni fa c’era poco o nulla, mentre oggi abbiamo sistemi di IA che possono prendere decisioni complesse, possono creare qualsiasi cosa, possono risolvere ogni quesito. Immaginate se sistemi di questo genere venissero alimentati da computer migliaia di volte più potenti degli attuali, cosa potrebbero generare?

Quali sono i campi che potrebbero beneficiarne? Pensiamo al modo in cui oggi avvengono gli avanzamenti tecnologici. C’è un’idea alla base, c’è uno sviluppo di quell’idea, poi la creazione fisica di quel prodotto, di quella molecola, di quel software o di quel motore, e poi c’è il test.

L’idea viene dalla mente umana che è stata “alimentata” da studi e dati. L’idea può avvenire anche dall’IA, che combina i dati che ha a disposizione in nuove forme. Se ci pensiamo bene, un’idea è solo un modo diverso di vedere qualcosa, qualcosa che non ancora non c’è. Il processo mentale umano che crea un’idea è probabilmente, anzi sicuramente differente rispetto a quello che fa un’IA, dato che usa un sistema statistico, ma ciò non toglie il fatto che un’IA può creare qualcosa che non si è mai visto prima. Probabilmente creerà molte più cose sbagliate di quello che la mente umana è in grado di fare, ma qui veniamo battuti sulla quantità, perché se noi umani abbiamo difficoltà a farci venire un’idea buona, l’IA può creare in tempo brevissimo migliaia di idee nuove, per poi farne una selezione.

L’IA stessa, allenata in maniera più specifica, può filtrare le migliaia di “idee” nuove, sottoponendole a procedure di test virtuale, e regalarci una manciata di idee buone da portare allo stadio successivo, nei test. Abbiamo già visto come con l’IA sia stato possibile idealizzare nuove molecole, alcune poi ricreate in laboratorio, ed è stato visto che funzionavano.

Prendete questo approccio e applicatelo al problema di creare nuove fonti di energia, prendetelo e applicatelo alla cura del cancro, prendetelo e applicatelo, assieme alla potenza dei computer quantistici, al problema della mortalità. Perché noi esseri umani moriamo? Perché le cellule invecchiano e degenerano? Perché ci sono processi chimici ed energetici che portano a questo stato di degenerazione, per colpa dell’entropia. E se potessimo immettere energia in un sistema, dall’esterno, potremmo rallentare il processo d’invecchiamento e diventare immortali? Perché no.

Il problema è che oggi la mente umana è limitata. Quanti geni ci sono al mondo? Quanti Einstein? Quanto è difficile per una mente umana comprendere la teoria fisica delle stringhe? E se ci fosse una mente che non ha pregiudizi e che potesse attingere da una potenza illimitata e sperimentare infinite strade per la risoluzione di un problema, che cosa succederebbe?

I computer quantistici, da soli, sarebbero limitati agli input degli esseri umani, mentre un sistema AI è in grado di rompere queste barriere, sia della mente umana, sia del tempo, e permetterci di valutare strade e risoluzioni mai tentate prima e soprattutto con una velocità di evoluzione inimmaginabile.

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Insomma, l’IA oggi è vista come “qualcosa che velocizza alcune attività”, e la maggior parte delle persone la vedono così perché subiscono passivamente quello che Internet e i produttori di dispositivi raccontano, tramite le loro campagne marketing. Ma il modo in cui funziona l’IA, nel suo stato più puro, può andare ben oltre. I modelli sono ancora da affinare, ma già ci sono notizie che i futuri (fra alcuni mesi) modelli faranno sfigurare gli attuali. E se questo miglioramento dei modelli potrà accedere a potenza infinita, allora prepariamoci a vivere l’evoluzione di millenni in poche centinaia di anni.