خب بیاید این خبر فوق‌العاده درباره روبات‌ها رو با هم یه نگاهی بندازیم. چند تا پژوهشگر ژاپنی از دانشگاه شیوابورا، واسدا و شرکت فوجیتسو یه روشی پیدا کردن که روبات‌ها بتونن نه فقط راحت‌تر، بلکه خیلی طبیعی‌تر حرکت کنن. کل داستان به این برمی‌گرده که چطور روبات‌ها باید محاسبه کنن دست یا پاشون رو کجا بذارن و این کار واقعاً براشون سخته. بهش میگن “معکوس سینماتیک” یا همون inverse kinematics که یعنی باید زاویه هزارتا مفصل رو طوری حساب کنن که مثلاً دست روباتی دقیقاً جایی که می‌خوان برسه. اما چون حالت‌های زیادی از خم و راست شدن هر مفصل هست، کار واسه کامپیوترهای معمولی واقعاً سنگینه و زمان زیادی می‌بره.
حالا بیاید سراغ بخش باحال قضیه: این دانشمندها اومدن از محاسبات کوانتومی کمک گرفتن! محاسبات کوانتومی یعنی استفاده از کامپیوترهایی که بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی کار می‌کنن و می‌تونن بعضی کارها رو خیلی سریع‌تر از کامپیوترهای معمولی انجام بدن. توی این سیستم جدید، اطلاعات مربوط به هر قسمت روبات به زبان “کیوبیت”ها (qubits) ذخیره میشه، که حالت پایه محاسبه در کوانتوم هست. اما جالب‌تر از همه اینه که اینا سراغ مفهوم “درهم‌تنیدگی کوانتومی” رفتن – یعنی وقتی دوتا ذره کوانتومی اونقدر با هم مرتبط میشن که حرکت یکی بلافاصله روی اون یکی هم تأثیر میذاره، حتی اگه کیلومترها از هم دور باشن!
اونا از این ویژگی برای شبیه‌سازی رفتار مفصل‌های روبات استفاده کردن – همونجوری که تو دنیای واقعی تکون خوردن یه مفصل روی مفصل‌های متصل بهش تاثیر میذاره. واقعاً حرکت هوشمندانه‌ایه!
یه نکته خیلی هوشمندانه دیگه این بود که ترکیب کردن محاسبات کوانتومی و معمولی رو. یعنی اون قسمت‌هایی از محاسبه که بهش forward kinematics میگن (همون اینکه مفاصل چطور تکون بخورن تا دست/پا کجا بره) رو می‌سپارن به کامپیوتر کوانتومی و مرحله inverse kinematics که یکم سخت‌تره رو هم میدن به کامپیوتر عادی. اینطوری هم سرعت و دقت بالا رفته، هم ثبات سیستم حفظ شده.
طبق آزمایش‌هایی که انجام دادن (روی شبیه‌ساز کوانتومی خودِ فوجیتسو و حتی یه کامپیوتر کوانتومی ۶۴ کیوبیتی ساخته‌شده با همکاری RIKEN)، نشون دادن که این روش جدید می‌تونه خطاها رو تا ۴۳ درصد پایین بیاره، و محاسبات رو سریع‌تر انجام بده. مثلاً تو یه تست، حرکت یه روبات کامل با ۱۷ تا مفصل (تقریباً همون تعدادی که یه آدم داره)، رو محاسبه کردن که اگه با روال قبلی می‌خواستن انجامش بدن، سی دقیقه زمان و کلی توان محاسباتی می‌خواست. اما این روش کوانتومی حسابی سرعتش رو بالا برد.
اهمیت این قضیه واسه آینده چیه؟ خب، روبات‌ها مخصوصاً اون‌هایی که قراره کنار آدم کار کنن باید واقعاً نرم، سریع و هوشمندانه حرکت کنن و از پس محیط‌های پیچیده هم بربیان. روش‌های قبلی چون زورشون نمی‌رسید کل مفصل‌ها رو به‌دقت حساب کنن، معمولاً مدل رو ساده می‌کردن (مثلاً به جای ۱۷ مفصل، فقط هفت تا رو در نظر می‌گرفتن) که باعث می‌شد حرکت روبات خشک و مصنوعی باشه. اما با این روش جدید که روی کامپیوترهای کوانتومی NISQ هم کار میده (این نوع کامپیوترها یعنی ماشین‌هایی که هنوز کامل و بی‌نقص نیستن ولی واسه یه سری کارها جواب میدن)، حرکت روبات‌ها می‌تونه خیلی طبیعی‌تر بشه.
از همه جذاب‌تر اینکه پژوهشگرها معتقدند اگه این روش رو با الگوریتم‌های پیشرفته‌تر کوانتومی مثل Quantum Fourier Transform (یه جور الگوریتم واسه سرعت دادن به محاسبات پیچیده) ترکیب کنن، حتی سریع‌تر هم خواهد شد!
در کل اگه دوستداری بدونی چه کسانی این کار رو انجام دادن: تاکویا اوتانی (از شیوابورا) و آتسوئو تاکانیشی (واسطا) به همراه نوبویوکی هارا، یوتاکا تاکیتا و کویچی کیمورا از فوجیتسو پشت این پروژه بودن و نتایج کارشون رو تو ژورنال Scientific Reports منتشر کردن.
پس خلاصه‌ش این میشه که دنیای هوشمند روبات‌های آینده، با کمک کوانتوم، داره خیلی واقعی‌تر و جالب‌تر میشه؛ حالا حرکت‌هاشون کم‌کم قراره مثل ما انسان‌ها طبیعی و نرم بشه!
منبع: +
