فناوری پردازش زبان طبیعی کوانتومی

پردازش زبان طبیعی کوانتومی (QNLP) : تیم محاسبات کوانتومی دانشگاه کمبریج مقاله‎ای درباره “معنای آگاهانه QNLP” منتشر کرد.

ویژگی‌های اساسی کوانتوم در فناوری پردازش زبان طبیعی در آزمایش‌هایی که بر روی رایانه‎های کوانتومی IBM انجام گرفت، آشکار گردید.

پردازش زبان طبیعی کوانتومی (QNLP)

دانشگاه کمبریج انگلستان در ۱۰ دسامبر ۲۰۲۰ عنوان کرد که محاسبات کوانتومی کمبریج (CQC) نشان می‌دهد که پیشرفت‌هایی که پیش‌تر در معنای آگاهانه QNLP به دست آمده بود، نشان می‌دهد که QNLP یک ویژگی کوانتومی-بومی (quantum-native) با مزایای کوتاه مدت مورد انتظار در تمامی رایانه‌های کلاسیک است. پردازش زبان طبیعی (NLP) مهم‌ترین و چالش‌برانگیزترین دستاورد در هوش مصنوعی در زمان معاصر است.

رشد مداوم سخت‎افزاری کوانتومی و پیشرفت‌های قابل توجه در اجرای الگوریتم‎های کوانتومی به این معناست که ما به دورانی نزدیک می‎شویم که رایانه‌های کوانتومی ممکن است وظایفی را انجام دهند که انجام تکرارپذیر آن‌ها در رایانه‎های کلاسیک و با منابع مشخص تقریبا غیرممکن بود. شایان ذکر است که این وظایف تکرارپذیر، از وظایف مهم روزانه به شمار می‌آیند. در مقالات lمنتشر شده در arXiv، مرجع چاپ الکترونیکی مقالات علمی، دانشمندان محاسبات کوانتومی کمبریج (CQC) مبانی مفهومی و ریاضیاتی برای پردازش زبان طبیعی کوانتومی (QNLP) کوتاه مدت را برای اصطلاحات علمی رایانه‌ای ارائه دادند. این مقاله‌های بنیادی به سبک تفسیری و با ابزارهایی نوشته شده که کلیات عملیات ریاضی کوانتومی را بیان می‎کنند.

پروفسور باب کوک (Bob Ceocke) به همراه تیمش در دانشگاه آکسفوردُ که این تیم ترکیبی از افراد خبره در حوزه‌های متعارف معانی زبانی و به ویژه دستور زبان هستند، ثابت کرد که یک رایانه کوانتومی می‌تواند معنای آگاهانه پردازش زبان طبیعی (NLP)  را استخراج کند. بنابراین، می‌توان QNLP را به عنوان کوانتوم بومی (quantum-native) در نظر گرفت که برابر با شبیه‌سازی‌های سیستم‌های کوانتومی است. علاوه‌ بر این، الگوی پیشرو پرسروصدا در مقیاس کوانتومی متوسط (NISQ) که برای رمزگذاری داده‌های کلاسیکی بر روی سخت‌افزارهای کوانتومی (مدارهای کوانتومی متغیر) به کار گرفته می‌شود و NISQ را به پردازش زبان طبیعی کوانتومی (QNLP) دوستانه تبدیل می‌کند.

تیم دانشمندان محاسبات کوانتومی کمبریج (CQC)، پیش‌تر یک سرعت کوانتومی برای کارهای QNLP ایجاد کردند که مزیت بالقوه کوانتومی برای NLP  به روش‎های مختلف را نشان می‌دهد. یکی از این روش‌ها، سرعت بخشیدن الگوریتمی برای وظایف مربوط به جستجو یا طبقه بندی (از عمده‌ترین کارهای NLP) است. این مزیت بالقوه کوانتومی با استفاده از فضاهای نمایی بزرگ مقیاس در حالت کوانتومی که امکان سازگاری ساختارهای پیچیده زبانی را فراهم می‎سازد و همچنین با استفاده از مدل‌های جدید معنایی (که از ماتریس‌های متراکم استفاده می‌کنند)، به دست آمده است.

در مقاله منتشر شده توسط تیم دانشمندان محاسبات کوانتومی کمبریح (CQC)، شرح مفصل چگونگی اولین اجرای NLP (پردازش زبان طبیعی) را روی دو رایانه برتر کوانتومی IBM آمده است که این تیم را قادر به دسترسی به مرکزیت شبکه کوانتومی IBM می‌سازد. در این حالت، جملات به عنوان مدارهای کوانتومی پارامتر شده، نمونه‌سازی می‎شوند و معنی واژگان در حالت‎های کوانتومی رمزگذاری می‎گردند. تیم محاسبات کوانتومی کمبریج (CQC)، ساختار دستوری را  که حتی در جریان اصلی NLP (پردازش زبان طبیعی) یک امری عادی نیست، توسط عملیات درهم تنیدگی استاندارد و اتصالی صراحتا محاسبه کردند. مدل جدید پردازش زبان طبیعی کوانتومی (QNLP) نوید خوبی را برای مقیاس‎پذیری و بهبود کیفیت سخت‎افزاری کوانتومی به همه فعالان در این زمینه می‎دهد.

دکتر آنتونی آنونزیاتا (Dr. Anthony Annunziata)، مدیر IBM Quantum چنین اعلام کرد: “کار این تیم پژوهشی در زمینه QNLP، نمونه‎ بسیار دلگرم کننده‌‎ای از همکاران ماست که نشان می‌دهد با دسترسی به سیستم‌های کوانتومی IBM، می‌توان مرزهای پردازش اطلاعات کوانتومی را به سوی کاربردها و برنامه‌های جدید و مهم هُل داد.” ایلیاس خان (Ilyas Khan)، مدیرعامل برنامه محاسبات کوانتومی کمبریج چنین گفت که: “این اولین مدرکی است که نشان می‌دهد NLP یک کوانتوم بومی (quantum-native) است، به این معنا که این وظایف چیزی است که رایانه‌های کوانتومی می‎توانند به خوبی و احتمالا بهتر از روش‌های کلاسیک (که زمان زیادی می‌گیرند)، انجام دهند.

الیاس خان صحبت‌هایش را این‌گونه ادامه می‌دهد که: “ما اعتقاد داریم که پردازش زبان طبیعی کوانتومی (QNLP) یکی از مهمترین مقالات بنیادی منتشر شده در عصر NISQ است و این واقعیت را اثبات می‎کند که سرانجام تحقق NLP (پردازش زبان طبیعی) به روش معنای آگاهانه امکان‎پذیر شده است. ”

نکته:

محاسبات کوانتومی کمبریج (CQC): CQC در سال ۲۰۱۴ و با حمایت برخی از شرکت‎های مطرح رایانش کوانتومی جهان تاسیس شد. این تیم را می‌توان رهبر جهانی در حوزه نرم‎افزارها و الگوریتم‌های کوانتومی دانست که به افراد این توانایی را می‌دهد که بیشترین بهره را از سخت‎افزارهای محاسبات کوانتومی (که به سرعت در حال پیشرفت هستند) ببرند. شایان ذکر است که این تیم دفاتری در انگلیس، ایالات متحده و ژاپن با همراهی بیش از ۱۳۰ متخصص دارد.