معرفی نویسنده

علی میرمصطفی

دانشجوی ارشد بیوانفورماتیک(دانشگاه تربیت مدرس)

الگوریتم AlphaZero یاد میگیرد تا بر جهان کوانتوم حکم فرمایی کند

الگوریتم AlphaZero یاد میگیرد تا بر جهان کوانتوم حکم فرمایی کند

جهان شطرنج بهت زده شد زمانی که الگوریتم کامپیوتری AlphaZero، بعد از تنها 4 ساعت به تنهایی، توانست بهترین برنامه های شطرنج جهان را که براساس تجربه های انسان ها ساخته شده بود شکست دهد. اکنون گروهی از پژوهشگران در دانشگاه Aarhus در دانمارک از همان الگوریتم برای کنترل یک کامپیوتر کوانتومی استفاده کردند.
در همه جای جهان، تعداد زیادی از پژوهشگران در حال تلاش برای ساخت کامپیوتر های کوانتومی می‌باشند. این کامپیوتر ها می‌توانند مسائلی را حل کنند که توسط کامپیوتر های کلاسیک فعلی قابل حل نمی‌باشد، حتی اگر تمام کامپیوتر های جهان را با هم ترکیب کنیم.
پژوهشگران دانشگاه Aarhus نیز به دنبال ساخت کامپیوتر کوانتومی هستند. برای همین منظور، گروهی از پژوهشگران با مدیریت پروفسور Jacob Sherson به تازگی از الگوریتم آلفازیرو برای یادگیری کنترل کامپیوتر کوانتومی استفاده کرده اند.
چیزی که در مورد الگوریتم آلفازیرو جالب است این است که این الگوریتم می‌تواند به تنهایی بدون استفاده از هیچگونه تجربه و تخصص انسانی فرایند یادگیری را انجام دهد. به همین ترتیب آلفازیرو توانسته انسان ها و برنامه های تخصصی کامپیوتری را در بازی های مانند GO، Shogi و شطرنج شکست دهد ، در صورتی که فرایند یادگیری تنها با بازی کردن مقابل خود انجام شده است. بعد از تنها 4 ساعت بازی کردن در مقابل خودش آلفازیرو توانست برنامه پیشرو شطرنج (Stockfish) را شکست دهد. آلفازیرو آنقدر برتر بود که استاد بزرگ دانمارکی Peter Heine Nielsen این برنامه را با گونه های فضایی برتری مقایسه کرد که به زمین آمده اند تا مارا در شطرنج شکست دهند.

آلفا زیرو به تنهایی خوب است، اما با پژوهشگران بهتر است

گروه پژوهشی در دانشگاه Aarhus با استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری کاربرد های گسترده ای را با استفاده از آلفازیرو بر مسائل کنترلی به نمایش گذاشتند که هرکدام از این مسائل پتانسیل استفاده در کامپیوتر های کوانتومی را دارند. پژوهش آنها به تازگی در مجله Nature Quantum Information چاپ شده است.
این تیم با مشاهده توانایی یادگیری آلفازیرو به وجد آمدند، به عنوان دانشجوی دکتری سرگروه Mogens Dalgaard این گونه توصیف کرد: "وقتی که اطلاعات آلفازیرو را بررسی کردیم، دیدیم که الگوریتم از یکی از لایه های اساسی مسئله استفاده کرده بود که ما آنرا در نظر نگرفته بودیم. این خیلی تجربه خوبی بود."
با این حال، با اینکه آلفازیرو به تنهایی بسیار شگفت آور است، گروه پژوهشی زمانی به بهترین نتیجه دست پیدا کرد که از ترکیب آلفازیرو و یک الگوریتم بهینه سازی کوانتومی استفاده کرد. همانطور که پروفسور Jacob Sherson نتیجه می‌گیرد: "این نشان دهنده این است که ما هنوز به تجربه و مهارت انسانی نیازمندیم، و هدف آینده ما باید این  باشد که سیستم ترکیبی ای را درک کنیم و توسعه دهیم که بتواند از قدرت های هردو بهره جوید."
در تلاشی برای سرعت بخشیدن به توسعه در این عرصه، گروه پژوهشی کد را به صورت آزاد در اختیار همه قرار دادند و بسیار از علاقه و توجهی که نشان داده شد شگفت‌زده شدند. "در عرض تنها چند ساعت توسط شرکت های تکنولوژیکی دارنده آزمایشگاه های کوانتومی و دانشگاه های بین‌المللی پیشرو برای همکاری های آینده با من تماس گرفته شد." یعقوب شرسون در ادامه می‌گوید:" احتمالا به زودی این متد ها در آزمایش های کاربردی در سراسر جهان کاربرد پیدا خواهند کرد."

اطلاعات پیش‌زمینه درباره کامپیوتر های کوانتومی

کامپیوتر های کوانتومی از مکانیک کوانتوم، شاخه ای از فیزیک که کوچکترین قطعات سازنده جهان را بررسی می‌کند، بهره می‌گیرد. در این مقیاس کوچک، قوانین به صورت پایه ای متفاوت هستند. برای مثال یک سیستم می‌تواند  در یک زمان در بیشتر از یک حالت باشد. اگر بخواهیم به زبان کامپیوتری توضیح دهیم، این بدین معناست که یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند در یک زمان محاسبات مختلفی را انجام دهد، که این مسئله یک افزایش سرعت شگفت آوری را در برابر کامپیوتر های معمولی منجر می‌شود. با اینکه تئوری کامپیوتر های کوانتومی کاملا تثبیت شده است، هیچکسی نتوانسته یک کامپیوتر کوانتمی کامل را بسازد. برای اینکار بیش از هرچیزی ما باید تواناییمان را برای کنترل این سیستم ها افزایش دهیم.

منبع: www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200116101203.htm

مقاله:
 Mogens Dalgaard, Felix Motzoi, Jens Jakob Sørensen, Jacob Sherson. Global optimization of quantum dynamics with AlphaZero deep exploration. npj Quantum Information, 2020; 6 (1) DOI: 10.1038/s41534-019-0241-0

کلید واژه ها: # # # # #

telegram