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Google e NASA: PC quantistico per l’intelligenza artificiale

Google e la NASA si sono unite per comprare il computer quantistico D-Wave Two. Sarà inserito in un nuovo laboratorio sull'intelligenza artificiale (Quantum Artificial Intelligence Lab), nell'ambito delle ricerche sull'apprendimento delle macchine (machine learning). Il computer sarà nelle mani della Universities Space Research Association (USRA), che ne concede l'accesso a Google e altri ricercatori.

L'obiettivo è "capire come il calcolo quantistico possa migliorare l'apprendimento delle macchine", spiega Hartmut Neven sul blog di Google Research. "I computer tradizionali non sono adatti per questo tipo di problema. […] Ed è qui che entra in gioco il calcolo quantistico", continua Neven.  

Geordie Rose (D-Wave) accanto a un componente del computer quantistico

Il D-Wave Two è prodotto dalla società omonima, che ha sede a Burnaby (Canada). L'inizio delle sue attività risale al 2007, e la sua storia finora è stata piuttosto travagliata: all'inizio infatti molti misero in dubbio la natura dei suoi computer, affermando che non erano quantistici ma binari.

Le critiche iniziarono a scemare quando fu siglata la prima collaborazione con Google (2009) ma erano ancora piuttosto accese nel 2011, quando l'azienda mise in commercio il D-Wave One. Questo fu di fatto il primo computer quantistico commerciale. Solo recentemente però i computer D-Wave hanno convinto gli osservatori, ed evidentemente anche Google.

Detto questo, è importante comprendere che questi computer quantistici sono "single purpose": si tratta cioè di macchine progettate per realizzare un solo compito, e per farlo benissimo. Un PC è invece una macchina "multi purpose" perché può portare a termine diversi tipi di compiti. Il D-Wave infatti non si affida all'entanglement – la proprietà quantistica del teletrasporto – ma bensì al quantum annealing, per risolvere problemi di ottimizzazione.

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"Il lavoro che dovrà fare il D-Wave Two si può immaginare come la ricerca del punto più basso su una superficie coperta da valli e colline. Il calcolo classico potrebbe usare il gradient descent: partire da un punto casuale sulla superficie, guardarsi intorno per cercare un punto più basso, eripetere fino a che non si può scendere oltre" – Hartmut Neven – "Ma troppo spesso ci si blocca in un minimo locale – una valle che non è il punto più basso sulla superficie".

Ecco, computer quantistici "single purpose" come il D-Wave Two hanno la capacità di trovare il punto più basso. "Ti permettono di imbrogliare un pochino, con la possibilità di scavare un tunnel in una montagna per vedere se c'è una valle dall'altra parte.

Un paio di settimane fa infatti il D-Wave Two è stato messo alla prova da Google, NASA e USRA – che volevano sapere se fosse davvero la macchina che cercavano. Ebbene, si è dimostrato concretamente capace di battere un PC desktop di fascia alta con prestazioni 3600 volte superiori. Considerato che il vincitore costa 6000 volte più di quello tradizionale, si potrebbe forse parlare di vittoria di Pirro. Ma, dove si guarda alle prestazioni senza badare a spese, progetti come D-Wave hanno la strada spianata.

D-Wave Two

Alcune critiche tuttavia ci sono ancora. Scott Aaronson (Massachusetts Institute of Technology, MIT) fa notare che gli algoritmi del D-Wave sono ottimizzati per il lavoro richiesto, mentre quelli del PC no. "Non sorprende per nulla la vittoria del D-Wave, ma non ci dà informazioni", ha commentato. A supporto delle proprie critiche cita gli esperimenti fatti sul meno potente D-Wave One da Daniel Lidar (University of Southern California): in quel caso il D-Wave One aveva ceduto la vittoria ai PC con algoritmi ben ottimizzati.

Lo stesso Lidar crede comunque che il D-Wave Two possa fare effettivamente la differenza, "altrimenti sarebbe difficile giustificare l'investimento di Google". Un'opinione che Aaronson non condivide: il ricercatore del MIT non crede che il D-Wave Two "sarà usato in modo diretto in qualcosa di rilevante negli affari di Google. È un'azienda molto ricca, e hanno denaro da buttare in cose solo perché potrebbe essere divertente giocarci".

A proposito d'investimento, non è noto quanto abbia pagato Google per il D-Wave Two. Potrebbe essere una cifra attorno ai dieci milioni di dollari, che è quanto si suppone che abbia pagato Lockheed Martin per la macchina che possiede.