Adimen Artifiziala eta Konputazio Kuantikoa saileko arduraduna Ibermática Berrikuntza Institutuan
Nazioarteko korporazio nagusiek diru kopuru handiak inbertitzen ari dira ikerketa proiektuetan, konputazio kuantikoaren esparruan abantailak lortzeko. Enpresa txiki eta ertainek ere albait arinen prestatu behar dute “industria iraultza” berri honetarako, baldin eta euren bizirautea bermatu nahi badute.
Aurreikusten denez, lehenengo aplikazio praktikoak izango dituzten sektoreak honako hauek izango dira: finantzak eta aseguruak, osasuna, merkataritza, logistika… Eta, oro har, operatiboan datuen analisia funtsezkoa den guztietan.
Konputazio kuantikoko algoritmoek ikasketa automatikoa azeleratzen dute. Industria plantetan, adibidez, ekoizpen-ildoetan roboten kontrol adimentsua egiteko erabili ahalko da, kalitatea bermatzeko edo planten mantentze-lan prediktiborako. Konputagailu kuantikoei esker, prozesu logistikoak eraginkorragoak eta ekonomikoagoak izango dira, floten ekoizpen optimizatuaren eta ibilbideen planifikazio adimentsuaren bidez.
Horrez gain, gure osasunak ere konputazio kuantikoaren onurak jasoko ditu; izan ere, aukera emango du zenbait alorretan (hala nola medikuntza, farmazia edo kimika) dauden arazoei konponbidea aurkitzeko, substantzia aktiboetan gero eta egitura molekular zailagoak simulatuz. Horrek guztiak paziente bakoitza tratatzeko metodorik onenak aurkitzen lagunduko du.
Portaera molekularraren simulazioak ere ikuspegi harrigarriak zabaltzen ditu aplikazio espezifikoetara egokitutako material berrien garapenean. Adibidez, eraikuntza arinean edo zuntz adimentsuak fabrikatzean.
Eragin-faktore ugariren arteko esku hartze konplexuak simulatzeak ezagutza berrietara eramango gaitu klima ikertzean, eta aukera emango du zorigaiztokoak izan ahal diren gertakarien pronostiko askoz zehatzagoak egiteko.
Etorkizunean, banatutako energia-sareen eragile gero eta anitzagoak kontrolatu, mantendu eta eraso zibernetikoen aurka babestu ahalko dira konputagailu kuantikoen bidez. Karga-pronostiko zehatzen bidez, konputagailu kuantikoek aukera izango dute industriarako eta etxeetarako une oro energia eraginkorra hornitzen dela bermatzeko.
Finantza-merkatuen epe luzerako datuak ebaluatzeko gaitasunari esker, konputazio kuantikoak aukera emango du balore-burtsaren prezioen ebaluazioa zehetasun handiagoz aurreikusteko, eta, horrela, zorroak aurretik ezarritako parametroen (errendimendua, segurtasuna, etab.) arabera optimizatzeko. Bankan, finantza-fluxuetako anomaliak eta iruzurrak detektatzeko erabili ahalko da. Eta sektore guztientzako zeharkako erronka izango da kriptografia post-kuantikoko metodoak bermatzea, datu konfidentzialak babesteko.
Espainian, zazpi enpresak, bost ikerketa-zentrok (BSC, CSIC, DIPC, ICFO eta Tecnalia) eta Valentziako Unibertsitate Politeknikoak osatutako partzuergoak CUCO proiektua martxan jarri du, konputazio kuantikoa energiaren, finantzen, espazioaren, defentsaren eta logistikaren sektoreetako Espainiako industria estrategikoetan aplikatzeko.
Euskadin gaitasun handiak daude konputazio kuantikoari dagokionez, eta martxan dauden ekimen publiko-pribatuek horien garrantzi gero eta handiagoa islatzen dute. Bizkaian, Foru Aldundia, Accenturekin, IBMrekin, Telefónicarekin, Bilboko Udalarekin, Gaia clusterrarekin, Tecnaliarekin, Silicon Europekin, UPV-EHUrekin, Deustuko Unibertsitatearekin eta Mondragon Unibertsitatearekin batera, Quantum Ecosystem lankidetza-estrategiaren liderra da. Estrategia horren parte den neurrian, Lantik foru-sozietatea hub gisa gehitu da IBM Quantum Networken, eta haren bigarren nodo bilakatu da Espainian (CSICen ostean), eta Europar Batasuneko bosgarrena. Gipuzkoan, Foru Aldundiak, Donostia International Physics Centerrek eta Multiverse Computingek Gipuzkoa Quantum proiektua sustatu dute, eta Teknologia Kuantikoen Poloak arlo horretako ezagutza aurreratua bilduko du Donostian.
Bestalde, UPV-EHUk konputazio kuantikoko munduko master gutxietako bat dauka (lehenengoa estatuan), eta OpenSuperQ partzuergoa (zehaztapen irekiak dituen ordenagailu kuantiko bat lortzeko ekimen europarra —open source modeloa— osatzen duten hamar unibertsitateetako bat da).
Ikerketaren ikuspuntutik, Ibermática Berrikuntza Institutuak (i3b), Tecnaliak, Euskal Herriko Unibertsitateak eta Deustuko Unibertsitateak bi urte daramatzate diziplina horretako oinarrizko ikerketan lanean, Quantek proiektuaren esparruan.
Ez dakigu zein epe zehatzetan aplikatuko den konputazio kuantikoa (gaur egun IKTek egiten duten moduan) gure bizitzako edozein eremutan, baina aditu batzuek diote lau edo bost urte baino gutxiagoko epean gertatuko dela. Dena den, enpresak aukera dute beren konputazio kuantikoko kontzeptuak eta algoritmoak probatu eta garatzeko.
Beraz, edozein enpresarentzako aholkurik onena da konputazio kuantikoa erabiltzeko balizko kasuak garatzen hastea: modurik onena izango da merkatuaren etorkizuneko errekerimenduetara prestatzeko.
Iritzia…
Aitor Moreno Fernández de Leceta
Adimen Artifiziala eta Konputazio Kuantikoa saileko arduraduna Ibermática Berrikuntza Institutuan
Zergatik konputazio kuantikoa orain?
Mikroprozesadoreen ekoizpena krisian dago.
Benetan, guztioi eragiten digu, ez soilik informatikaren munduari: gaur egun, gailu elektroniko guztiek dute barne mikroprozesadorea. Industriari, automobilgintzari, osasunari, hezkuntzari, energiari, segurtasunari eta gure ekonomiari eragiten dio, bai nazio mailan, bai maila pertsonalean. 2009an aurreikusi zen beste arazo bat existitzen da, eztabaida geopolitikoak alde batera utzita: teknologikoki ez gara gai mikroprozesadore txikiagoak egiteko transistoreetan oinarrituta, mikroskopikoak badira ere.
“Nano” eskalan biltegiratu ahal ditugun karga elektrikoek euren edukiontzietatik ihes egiten dute maila atomikoetan. Hori horrela, eta 2018an Satya Nadellak (Microsofteko zuzendari exekutiboa) ziurtatu zuenez, “mundua potentzia konputazional barik geratzen ari da”. Gordon Moorek 2007an aurreikusi zuenez, bere legearen[1] amaiera hurbil egon daiteke. Halaber, aurreikusi zuen teknologia berri batek gaitasun konputazionalaren aurrerapenaren lekukoa hartuko zuela: konputazio kuantikoa.
Baina, zer ekarpen egiten dio konputazio kuantikoak konputazioaren egungo egoerari?
Hasteko, mikroprozesadore are txikiagoak sortzeko aukera: informazio bitarra biltegiratzen duten transistore mugatuak ordezkatzen dira, partikula atomikoengatik (elektroiak, fotoiak, ioiak). Partikula horien egoera aldatzeko eta neurtzeko gai bagara (eta hala da), maila atomikoko erregistro bitarrak sortu ahalko ditugu.
Baina, gehiago dago: teknizismoak alde batera utzita, fisika kuantikoaren propietateek aukera ematen digute, prozesatze-maila horretan, egungo mikroprozesadoreek baino informazio askoz gehiago prozesatzeko modu askoz arinagoan. Izan ere, konputazio kuantikoak aukera ematen digu sistema baten egoera guztiak manipulatu eta aztertzeko (konputazioa sistema batek haren egoerak eraldatzeko duen gaitasuna da), ia berehala. Hortaz, konputazio kuantikoa duela 40 urte existitu izan balitz, datu-baseen bilaketa-algoritmoak, indexatze-sistemak eta egungo optimizazio eta simulazio-sistemak ez lirateke existituko. Azken hamarkadetan, burmuin analitiko onenek egoeren multzoan erregistro bat “indar gordinez bila dadin” ekiditeko konponbideak eratu dituzte. Konputazio kuantikoa, dituen berezko propietateei esker, prozesu-zikloen gutxieneko kopurua daukan sistema baten erregistro eta egoera guztiak aztertzeko gai denez, ez zen beharrezkoa izango soluziora azkar hurbiltzeko metodo heuristiko horiek “garatzea”. Ahalegin hori ekiditeaz gain, metodo “klasikoen” bidez, ez gara beti ziur egongo lortutako konponbidea onena izateaz; izan ere, ez ditugu aztertu erregistro guztiak.
Oso kasu interesgarria da Adimen Artifiziala. Adimen Artifizialaren ohiko arazoa da egoera zehatza bilatzea multzo zehatz batean; horri egoera-multzo deritzo. Bilaketa hori arinago egiteko, oro har, AA algoritmoek “arauak” edo “bideen mapak” eraikitzen dituzte datuen historikoetan. Horien bidez, adierazten da zenbait erregistro-talde mota batekoak edo bestekoak diren (eragina/eraginik ez, iruzurra/iruzurrik ez), eta erregistro ezezagun baten aurrean, sortutako arauak edo adierazpenak jarraitzen dituzte, erregistro hori mota batekoa edo bestekoa den zehazteko. Horri “entrenamendua” deritzo. Baina, benetan, aztertu nahi dugun erregistroaren antzekoak diren patroiak aurkitzeko “bidezidorra” baino ez da, erregistro guztiak aztertu barik, eta, horrela, erregistro hori etiketatzeko. Imajina ezazue konputazio kuantikoarekin entrenamendu hori ez litzatekeela beharrezkoa izango; izan ere, datu-baseen erregistro guztiak aztertuta eta bilatzen dugunarekin antza handiena dutenak bilatuta soilik (ohiko “zu bezalako beste batzuk” analitikoa), jakingo genuke, aurkitutako euskarria erabiliz zenbaketa eginda, guk aztertu beharreko erregistroa zein motatakoa izango litzatekeen. Eta egungo “machine learning” algoritmoekin baino askoz ere zehaztasun eta segurtasun handiagoarekin, prozesadore txikiagoak erabilita eta energia-kontsumo txikiagoa izanda.
Arrazoi horrengatik, konputazio kuantikoa nazioarteko mailan arreta handia jasotzen ari da. Gure ingurua aztertzeko modu berri horrek ezagutzen ditugun sistema digital guztiak aldatuko ditu: komunikaziokoak, segurtasunekoak, kriptografiakoak, identitate digitalekoak, analisikoak, kontsultetakoak, sentsorikoak, eta, noski, konputaziokoak. 1990eko hamarkadan ate logikoen zirkuituei buruz hitz egiten zen moduan, orain ate kuantikoen zirkuituei buruz hitz egiten dugu. Norbaitek imajinatzen al du 1990ean Ingeniaritza Informatikoko gradua ate logiko eta mikroprozesadoreei buruzko irakasgairik gabe? Ba puntu horretan gaude.
Nire ustez, bi adierazle daude konputazio kuantikoa moda igarokorra ez dela eta denboran mantenduko dela argi uzten dutenak. Lehenengoa eremu horretako inbertsio-maila da. 2020an 364 milioi euro gastatu ziren mundu osoan, eta 2027ra arte merkatu hori 20 aldiz biderkatuko da urtero, International Data Corporation (IDC) aholkularitza-enpresaren aurreikuspenen arabera. IDCk espero du konputazio kuantikoko inbertsioak 14.760 milioi izatera iristea 2027an, eta urteko hazkunde-tasa konposatua % 11,3koa izatea datozen sei urteetan. Nazioartean inoiz ez da konputazio kuantikoarena bezalako inbertsiorik egin, eta plan estrategikoetan teknologia baten zehaztapen hain argirik ere ez, ez Europa mailan, ez estatu mailan.
Bigarren adierazle esanguratsua egungo eskaria da. Adimen artifizialaren kasuan, 2007an lehenengo proiektu errealak produktu bihurtzen hasi ginen (AAri buruzko dibulgazio-, integrazio-, demostrazio- eta balidazio-lan bizia eta aitzindaria izan zuen oinarri) , baina konputazio kuantikoarekin gertatzen ari dena bestelako da. Azken bezeroek, berritzaileak eta beren lehiakortasunarekiko oso arduratsu, konputazio kuantikoa balio segurua dela argi ikusten dute. Bezeroen ustez, datozen 5 urteetan aldaketa disruptiboa ekarriko du, eta dagoeneko beren operatiboetan inplementatzeko mugatutako kontzeptu eta erabilera-kasuen proba txikiak eskatzen ari dira, laster jauzia modu arin eta zuzenean emateko prest egoteko. 5 urte ez da ezer teknologiaren munduan. Duela 5 urte ez zegoen ikusmen artifizialerako produkturik edo “deeplearning” erabiltzen zuen lengoaia naturalik, baina gaur egun ugari daude. Arazoa da konputazio kuantikoak dagoeneko bizkortzen dituela benetako simulazio- eta optimizazio-sistemetako bilaketa- eta modelizazio-prozesuak. Sentsorika kuantikoa eskuragarri dago, egungo sentsoreak baino askoz ere maiztasun-espektro handiagoekin, komunikazio kuantikoko sistemak saltzen dira, ekoizpen-ibilbideen optimizazioa, logistika, finantza-portfolioak, datu-base banatu ez-indexagarrietarako sarbidea, konputazio handiko prozesadoreetan simulatzeko aukerarik ez duten material berriak sortu daitezke ere, eta datozen urteetan erabakigarria izango da, bereziki segurtasun, enkriptazio eta interneteko arloetan.
Herrialde eta enpresa gisa bi aukera ditugu. Lehenengoa beste batzuek teknologia horretan aurrera egin arte itxarotea da, eta “2000 efektu” kuantiko berria iristen denean, azpikontratatu eta hirugarren menpe egotea, eten digital kuantikoa hedatu ez dadin. Bigarrena tokiko industria kuantiko berria sortzen hastea da, “full stack” ekosistemen sorreratik abiatuta, ikertzaileei, berrikuntza agenteei, ETE-ei, aholkularitza-enpresei eta administrazioei tokiko soluzio kuantikoetarako sarbidea emateko eta hurrengo urteetan oso indartsua izango den industria sortzeko.
Euskadin mundu mailan aintzatetsitako talentua dago. Interesgarria da Eusko Jaurlaritzako ELKARTEK finantzaketa-programako Quantek proiektua aipatzea. Proiektu horretan hainbat urte daramatzate lanean Ibermática Berrikuntza Institutuak (i3b), Euskal Herriko Unibertsitateak eta Deustuko Unibertsitateak, eta nazioartean oso garrantzitsuak diren argitalpenak plazaratu dituzte. Halaber, Lantikek (foru-aldundiaren sozietate informatikoa) sustatutako “Quantum Ecosystem” ekimena dago. Bertan biltzen dira kuantika arloko bertako zein nazioarteko aditu eta enpresa onenak.
Ibermática, bere Berrikuntza Institutuaren (i3b) bidez, hiru urte baino gehiago daramatza konputazio kuantikoko proiektuak garatzen, bereziki industrian eta zibersegurtasunean. Gaur egun Ibermáticaren lana honako hau da nagusiki: teknologia kuantikoen inguruko ezagutza-oinarri bat garatzea, nazioko ekosistema kuantikoaren sustatzaile gisa, industria-ekosisteman integratuko diren teknologia kuantikoen belaunaldi berri bat ikertzea, Ibermáticako bezeroengan aplikatuko diren erabilera-kasuak bilatzea, eta teknologia kuantikoak eta horien aplikazioak I+G+b arloko agendetan eta programetan kokatzea.
Ziur gaude, datozen hiru urteetan konputazio kuantikoak ezagutzen dugun ingeniaritza informatikoaren eta adimen artifizialaren mundua aldatuko du. Hortaz, integratzaile aurreratu eta azeleratzailea garen heinean, aldaketa horietarako prest egon behar dugu, gure bezeroak errealitate teknologiko berri horretarako prestatzeko, algoritmo zein metodologia mailan, konputazio kuantikoak negozio mailan (eta ez maila teorikoan) ekar dezakeen abantaila bilatuz. 90eko hamarkadara ere itzuli gara, badakigulako etorkizunerako talentu berria sortu behar dela. Gure datu-zientzialariak analista kuantiko bihurtzen lagundu dugu eta konputazio kuantikoaren arloko unibertsitate-prestakuntza indartu dugu.
Mikroprozesadoreak ekoizteko krisian murgilduta gaude. Bere garaian mikroprozesatzaileen industrian liderrak izateko aukera galdu genuen, Europako makina erreminta sektorearen eragileak izan arren. Ez dezagun aukera hori galdu, eta izan gaitezen produkzio-eragileak hurrengo krisi digitalean: nazioarteko irtenbide kuantikoen eskaria.
[1] Mooreren Legearen arabera, konputazio gaitasun osoa bikoiztu egiten da 2 urtean behin
Europako Batasunak klimaren neutraltasuna eta jasangarritasuna lortzeko konpromisoa hartu du, klima-aldaketaren eta ingurumen-krisien erronkei aurre egiteko.
EBko herritarren %75a hiriguneetan bizi da.
