كيف تعمل الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية والحوسبة الكلاسيكية على إعادة تشكيل أجهزة الكمبيوتر العملاقة

(دان تري) - أطلق جاك دونجارا، المعروف باسم "أبو أجهزة الكمبيوتر العملاقة والبرمجيات العلمية"، للتو ملامح مستقبل واعد للحوسبة عالية الأداء.

وباعتباره أحد الفائزين بجائزة تورينج لعام 2021 (المعروفة أيضًا بجائزة نوبل في الحوسبة) وأحد مؤسسي قائمة أفضل 500 جهاز كمبيوتر عملاق، والتي تصنف أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم، فإن آراء دونجارا حول مستقبل الحوسبة العملاقة تشكل أدلة مهمة لكل من المجتمع العلمي والصناعة على نطاق واسع.

الحواسيب الهجينة - حلول للمستقبل

وبحسب دونجارا، فإن الجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر العملاقة لن يكون مجرد ترقية تقليدية للأجهزة، بل مزيجًا ذكيًا من أنظمة الحوسبة الكلاسيكية مع تكنولوجيا الكم والذكاء الاصطناعي.

ويعتبر هذا بمثابة خطوة حاسمة للتغلب على الحدود الحالية لقانون مور، عندما وصلت تصغير الترانزستور إلى حاجز مادي تقريبًا.

ويؤكد دونجارا أن مستقبل الحوسبة الفائقة لا يكمن في استبدال الأنظمة الكلاسيكية بأجهزة الكمبيوتر الكمومية بشكل كامل، بل في مزيج متناغم من الاثنين.

ويصف هذا النظام الهجين باعتباره آلة حوسبة متعددة الطبقات، حيث يتولى كل مكون المهام التي تناسب خصائصه بشكل أفضل.

في رؤية دونجارا، ستعمل المعالجات الكمومية (QPUs) بمثابة "مسرعات متخصصة" لمشاكل التحسين المعقدة، وخاصة في المحاكاة الجزيئية لاكتشاف الأدوية أو المواد الجديدة.

هذه المسائل معقدة للغاية، مما يجعلها عصية على الحل حتى بالنسبة لأقوى الحواسيب العملاقة اليوم. مع ذلك، تستطيع الحواسيب الكمومية، التي تستفيد من تأثيرات التراكب والتشابك الكمومي، التعامل معها بكفاءة أكبر بكثير.

في غضون ذلك، ستواصل وحدات المعالجة المركزية (CPU) ووحدات معالجة الرسومات (GPU) التقليدية أداء مهام الحوسبة الرئيسية، ومعالجة البيانات الضخمة، وتنفيذ خوارزميات الذكاء الاصطناعي. هذا التقسيم المنطقي للعمل لا يُحسّن الأداء فحسب، بل يُساعد أيضًا على تحقيق أقصى استفادة من نقاط قوة كل نوع من المعالجات.

من أبرز وجهات نظر دونغارا الفريدة دور الذكاء الاصطناعي في نظام الحوسبة الفائقة المستقبلي. فهو لا يرى الذكاء الاصطناعي مجرد تطبيق يعمل على حاسوب فائق، بل بمثابة "الرابط" الذي يربط وينسق النظام بأكمله.

لعب جاك دونجارا دوراً رئيسياً في مجال الحوسبة عالية الأداء (الصورة: وزارة الطاقة الأمريكية).

وفقًا لدونجارا، سيُحسّن الذكاء الاصطناعي أداء الحواسيب العملاقة آنيًا، باستخدام تقنيات النمذجة التنبؤية لتخصيص الموارد بذكاء. سيتمكن النظام تلقائيًا من تحديد متى يُستخدم المعالجات التقليدية، ومتى يُحوّل إلى وحدات المعالجة الكمومية، وكيفية تنسيقها لتحقيق الكفاءة المثلى.

ويتم تحقيق هذه الرؤية من خلال العديد من المشاريع الرائدة.

قدمت شركة أشباه الموصلات العملاقة Nvidia وQuantum Machines للتو نظام DGX Quantum، والذي يربط بشكل وثيق وحدة تحكم كمية بشريحة الذكاء الاصطناعي الفائقة في بضع ثوانٍ فقط.

يتيح النظام تصحيح الأخطاء الكمومية في الوقت الفعلي ومعايرة المعالج الكمومي المستندة إلى الذكاء الاصطناعي، مما يفتح إمكانيات جديدة لتطبيقات الكم الكلاسيكية الهجينة.

تحديات جديدة في سباق التكنولوجيا العالمي

ولم يتردد دونجارا أيضًا في مناقشة التحديات التي تواجه صناعة الحوسبة الفائقة، مثل نقص تمويل الأبحاث والضغوط التنافسية الدولية، وخاصة من الصين.

إن التقدم الذي أحرزته الصين مؤخرا في هذا المجال، مثل الكمبيوتر الكمي "جيوتشانغ" القادر على أداء المهام بسرعة أكبر بنحو 180 مليون مرة من أقوى جهاز كمبيوتر عملاق، أو المعالج الكمي "زوتشونجزي 3.0" المزود بـ105 كيوبت، كان بمثابة جرس إنذار للدول الغربية.

حاسوب جيوتشانغ الكمي الصيني قادر على إنجاز المهام بسرعة 180 مليون مرة أسرع من أقوى حاسوب عملاق (صورة: سبكتروم)

إن منح جائزة جاك دونجارا للمهنة المبكرة لهذا العام للدكتور لين جان من جامعة تسينغهوا (الصين) لمساهماته في خوارزميات الحوسبة عالية الأداء التي تربط بين الأنظمة الكلاسيكية والكمية يؤكد بشكل أكبر على الطبيعة العالمية لهذا السباق.

ودعا دونجارا إلى زيادة التعاون الدولي من خلال منظمات مثل منظمة الذكاء الاصطناعي لأمريكا الشمالية (NAAI)، التي انضم إليها مؤخرًا، لتعزيز التكامل الأخلاقي للذكاء الاصطناعي في أجهزة الكمبيوتر العملاقة.

يشير دونجارا إلى تحديات لا تقل أهمية في تطوير الموارد البشرية. لا يزال هناك نقص كبير في الكفاءات ذات الخبرة متعددة التخصصات في الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية والحوسبة عالية الأداء.

وفي حين تعمل مبادرات مثل برنامج تكساس كوانتوم على توسيع نطاق المواهب، فإن الاستعداد على نطاق واسع لا يزال بعيد المنال.

علاوة على ذلك، يتطلب دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء والكمية في سير عمل موحد تنسيقًا معقدًا للبنية التحتية، مما يُبطئ عملية النشر. كما تتفاقم مشكلات الأمن السيبراني نظرًا لإمكانية استهداف هذه الأنظمة الهجينة من جهات متعددة.

تطبيقات رائدة تنتظر

إن إمكانات أنظمة الحوسبة الفائقة الهجينة ليست نظرية فحسب، بل تتطور تطبيقاتها العملية بوتيرة متسارعة، بدءًا من اكتشاف الأدوية وصولًا إلى نمذجة المناخ، ومن تحسين الأداء المالي إلى تطوير المواد المتقدمة.

في المجال الطبي، يمكن للأنظمة الهجينة محاكاة التفاعلات الجزيئية المعقدة لاكتشاف مركبات صيدلانية جديدة بسرعة أكبر وبدقة أكبر.

بالنسبة لتغير المناخ، فإن القدرة على معالجة نماذج المناخ العالمية بدقة عالية سوف تساعد العلماء على التنبؤ بشكل أفضل بالأحداث الجوية المتطرفة والاستجابة لها.

في مجال التمويل، قد تُحدث خوارزميات التحسين الكمي ثورةً في تحليل المخاطر وإدارة المحافظ الاستثمارية. وفي مجال أبحاث المواد، قد تُمهّد القدرة على محاكاة البنية الذرية بمستوى غير مسبوق الطريق لتطوير مواد فائقة التوصيل، وبطاريات عالية الطاقة، وسبائك متطورة.

لتحقيق هذه الرؤية، شدد دونجارا على أهمية بناء البنية التحتية المناسبة. وهذا لا يشمل فقط الأجهزة المتطورة، بل يشمل أيضًا برمجيات وسيطة لدمج الدوائر الكمومية مع موارد الحوسبة التقليدية.

حاسوب ABCI-Q العملاق الياباني (الصورة: Wccftech).

تعمل مراكز الحوسبة الفائقة حول العالم بنشاط على نشر هذه البنية التحتية الهجينة. يتولى المركز العالمي للبحث والتطوير في مجال تكنولوجيا أعمال الذكاء الاصطناعي الكمي (G-QuAT) في اليابان، باستخدام حاسوبه الفائق ABCI-Q المجهز بـ 2020 وحدة معالجة رسومية من نوع Nvidia H100، والمتكامل مع معالجات الكم فائقة التوصيل من فوجيتسو، ومعالجات الذرات المحايدة من QuEra، ومعالجات الفوتونيات من OptQC.

وبالمثل، بدأت مشاريع في أوروبا، مثل حاسوب جوبيتر العملاق الألماني، وفوغاكو الياباني، وPSNC البولندي، بدمج أجهزة الحوسبة الكمومية. ويعكس إعلان الدنمارك عن خططها لبناء حاسوب ماغني العملاق الكمومي، المزود بخمسين كيوبتًا منطقيًا أوليًا، بالتعاون مع مايكروسوفت وأتوم كومبيوتنج، هذا التوجه العالمي.

استعدوا لبداية عصر جديد

ويتوقع دونجارا أن تشهد الفترة من 2025 إلى 2030 انفجارًا في تطبيقات الذكاء الاصطناعي الكمي الهجينة.

ستشمل حالات الاستخدام الأولية شبكات توليد كمية تنافسية لاكتشاف الأدوية، والتعلم المعزز المدعوم بالبرامج الفرعية الكمية، ومُحللات التحسين المحسنة الكمومية المطبقة على مشاكل اللوجستيات في العالم الحقيقي.

وتتوقع شركة آي بي إم، من خلال خريطة طريقها الكمومية، تحقيق اختراقات كبيرة هذا العام، من خلال إزالة بعض أكبر الحواجز أمام توسيع نطاق الأجهزة الكمومية.

بحلول عام 2026، سوف تقوم شريحة Kookaburra التابعة لشركة IBM بإنشاء نظام مكون من 4158 كيوبت، وهو ما يمثل تقدمًا كبيرًا في قدرات الحوسبة الكمومية.

رؤية جاك دونغارا لمستقبل الحوسبة الفائقة ليست مجرد تنبؤ علمي، بل هي أيضًا دعوة للعمل. سيخلق الجمع بين الحوسبة الكلاسيكية والحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي قدرات حوسبة غير مسبوقة، مما يفتح المجال أمام حل أكبر التحديات التي تواجه البشرية.

كما قال جاك دونجارا، نحن ندخل عصرًا جديدًا في الحوسبة، حيث ستُعاد صياغة الحدود بين الممكن والمستحيل تمامًا. السؤال ليس ما إذا كان هذا سيحدث، بل ما إذا كنا مستعدين لاغتنامه.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/cach-ai-luong-tu-va-tinh-toan-co-dien-dinh-hinh-lai-sieu-may-tinh-20250807140924177.htm