Квантовый компьютер научился видеть и классифицировать деревья

Ученые из Калифорнийского колледжа Св. Марии (St. Mary's College of California), работающие с квантовых компьютером D-Wave 2X, научили его распознавать и классифицировать деревья на снимках, полученных при помощи спутниковой или аэрофотосъемки. Все это выглядит не очень впечатляющим достижением, тем не менее, данное достижение является значительным шагом к практическому использованию квантовых компьютеров для решения сложных задач, таких, как компьютерное видение и распознавание объектов.

Исследователи, возглавляемые физиком Эдвардом Бойда (Edward Boyda), "скормили" квантовому компьютеру с 1152 кубитами сотни изображений поверхности, полученных при помощи спутников НАСА. Компьютер самостоятельно определил десятки вариантов различных особенностей, таких, как насыщенность зеленого цвета, коэффициент отражения и т.п. для того, чтобы определить, являются ли пиксели изображения деревьями, а не дорогами, зданиями или водоемами. Указав компьютеру на допущенные им ошибки, ученые добились того, что компьютер видоизменил вычисленные им формулы, по которым он производит идентификацию и классификацию деревьев.

"Классификация деревьев это задача, гораздо более сложная, нежели кажется на первый взгляд. Деревья растут рядом друг с другом, высокие деревья соседствуют с низкими, и в лесу эти варианты встречаются в неисчислимом количестве комбинаций" - рассказывает Рамакришна Немани (Ramakrishna Nemani), ученый из отдела суперкомпьютерных вычислений НАСА (NASA Advanced Supercomputer Division) в Маунтин-Вью.

После проведенного процесса обучения компьютера D-Wave смог идентифицировать и классифицировать деревья с 90-процентной точностью. Такой уровень точности ненамного превышает точность работы подобных программ на обычных компьютерах, но квантовый компьютер делает все это с легкостью, оставляя достаточно большой резерв вычислительной мощности для решения других сопутствующих сложных вычислительных задач, так же связанных с анализом изображений и идентификацией объектов.

Решенная при помощи квантового компьютера D-Wave 2X проблема является лишь малой частью более глобальной задачи отслеживания и прогнозирования климатических изменений. Пропуская через себя "тонны" снимков, сделанных спутниками НАСА, квантовые компьютеры смогут в приемлемые сроки выявить наличие медленных климатических изменений, происходящих в течение недель, месяцев или лет. "При таком подходе мы сможем с очень высокой точностью прогнозировать появление циклона над Индией через шесть месяцев, наблюдая сегодня некоторые изменения погодных условий в Северной Канаде" - пишут исследователи.

"Бытует мнение, что квантовые компьютеры смогут решить абсолютно все сложные задачи гораздо быстрее обычных вычислительных систем" - рассказывает Итей Хен (Itay Hen), программист из университета Южной Калифорнии, - "Но это совсем не так, вся мощь квантовых компьютеров проявляется лишь на задачах определенного класса, их использование для других задач является тупиковым направлением. Мы же сейчас занимаемся поиском и определением новых видов задач, подходящих для квантовых компьютеров. Кроме этого, мы занимаемся адаптацией под квантовые системы некоторых уже известных задач, таких, как машинное глубинное изучение и самообучение".