Квантовая нейросеть «видит» оптические иллюзии, как человек

Как работает нейронная сеть Ивана Максимова?

В квантовой механике электроны, иногда могут проходить через, казалось бы, непроницаемые барьеры благодаря эффекту, называемому «квантовым туннелированием». В нейронной сети Максимова квантовое туннелирование позволяет нейронам иногда «перепрыгивать» через кирпичную стену к точке активации и включаться даже тогда, когда они не получают необходимого стимула.

Однако разработчики столкнулись с проблемой. «Невозможно взять радиосигнал и отметить на нём голову, суставы и так далее», — говорит Катаби. Другими словами, нанести ярлык на изображение куда проще, чем нанести ярлык на информацию о радиоволнах, отраженных от человека.

На ранних этапах обучения команда разработчиков решила объединить излучатель радиоволн с камерой, чтобы нейросеть смогла соотнести данные. Стены в этом случае не использовались, ведь системе необходимо было видеть объект наблюдения. «Мы использовали ярлыки, которые нанесли на видео, параллельно с подачей беспроводного сигнала, чтобы тренировать нейросеть», — говорит Катаби.

Эта ситуация напоминает квантово-механический мысленный эксперимент с котом Шредингера. Этот знаменитый сценарий описывает кота в коробке, жизнь которого зависит от распада частицы. Согласно квантовой механике, частица может находиться в двух разных состояниях одновременно, пока мы ее не наблюдаем, и поэтому кот может быть одновременно и живым, и мертвым.

Сетевое издание TechInsider
Учредитель ООО «Фэшн Пресс»: 119435, г. Москва, Большой Саввинский пер., д. 12, стр. 6, этаж 3, пом. II;
Адрес редакции: 119435, г. Москва, Большой Саввинский пер., д. 12, стр. 6, этаж 3, пом. II;
Главный редактор: Василенок Никита Александрович
Адрес электронной почты редакции: info@techinsider.ru
Номер телефона редакции: +7 (495) 252-09-99
Знак информационной продукции: 16+
Cетевое издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия ЭЛ № ФС 77 — 84123 от 09 ноября 2022 г.

Нейроны активируются сигналами от нейронов предыдущего слоя. Максимов предлагает такую аналогию: представьте, что каждому нейрону нужно перелезть через кирпичную стену, чтобы включиться (это называется порог возбуждения). Сигналы от входных нейронов подталкивают его все выше и выше (передают свои возбуждающие стимулы), пока в конце концов нейрон не преодолеет стену и не достигнет точки активации.

Почему квантовое туннелирование?

Когда человеческий мозг обрабатывает информацию, он решает, какие данные полезны, а какие нет. Нейронная сеть имитирует работу мозга с помощью множества слоев искусственных нейронов, которые позволяют ей хранить и классифицировать данные как полезные или не полезные.

Разработчики ИИ тренируют нейросеть путём «скармливания» ей информации с пояснениями. Таким образом она вырабатывает собственные алгоритмы и совершенствуется в выполнении поставленного задания. Это называется «обучение с учителем». Хотите научить машину с автопилотом различать светофоры? Покажите ей изображения светофоров и уточните, где именно на них он располагается. Нейросети часто используются для разметки изображений, однако им по плечу и куда более серьезные задания, такие как машинный перевод или даже порождение нового текста на основе данной информации.

Исследователи уже начали использовать систему в небольшом исследовании, связанном с людьми, страдающими от болезни Паркинсона. Устанавливая устройства в их дома, ученые могут собирать данные о передвижении пациентов без использования камер, таким образом минимизируя фактор вторжения в личную жизнь. Это исследование длилось 8 недель, в нем участвовало 7 человек.

(a) Эскиз структуры квантовой нейросети Максимова QT-DNN. W(n) при n = 1 . 4 — матрицы весов связей сети. (b) Модель QT-DNN использует физический эффект QT в качестве функции активации своих узлов. (b.i) Одномерный прямоугольный потенциальный барьер толщиной a и высотой V0. (b.ii) В отличие от классической механики, в квантовой механике существует ненулевая вероятность того, что электрон с энергией E < V0 пройдет через барьер.

© 2007 — 2024 ООО «Фэшн Пресс»
При размещении материалов на Сайте Пользователь безвозмездно предоставляет ООО «Фэшн Пресс» неисключительные права на использование, воспроизведение, распространение, создание производных произведений, а также на демонстрацию материалов и доведение их до всеобщего сведения.

(a) Куб Неккера: При ответе на вопрос «Затененная грань куба находится спереди или сзади?» происходит случайное переключение между двумя стабильными перцептивными состояниями, соответствующими передней (|0⟩) и задней (|1⟩) граням куба. (b) Ваза Рубина: «Вы видите двух людей, смотрящих друг на друга (|0⟩), или вазу (|1⟩)?». (c) Согласно традиционной теории, переход от одного перцептивного состояния к другому является бинарным (пунктирная линия), т. е. от |0⟩ к |1⟩ и наоборот. Однако текущие исследования показывают, что человек может видеть суперпозицию состояний |0⟩ и |1⟩ (сплошная ломаная линия).