குவாண்டத்தின் கதை 2

"குவாண்டத்தின் கதை"… 02

“பேராற்றின் ஊற்று”

இந்த உலகத்தில் உண்மையிலேயே விசித்திரமான ஒன்று இருக்கிறதா?

அப்படி இருந்தால்…

அது கருந்துளை அல்ல.

காலப்பயணமும் அல்ல.

வேற்றுக்கோள்வாசி என்னும் ஏலியம் அல்ல.

அது...

"குவாண்டம் (Quantum)". 

தமிழில் அதை "மீநுண்மம்" எனலாம்.

இன்று 'குவாண்டம்' (Quantum) என்னும் சொல் உலகம் முழுவதும் எதிரொலிக்கிறது. செயற்கை நுண்ணறிவு (AI), குவாண்டம் கணினி, குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு, குவாண்டம் குறியாக்கம் என்று அறிவியலின் பல துறைகளிலும் அது தனது தடத்தைப் பதித்திருக்கிறது. ஆனால் இன்று பரந்து விரிந்திருக்கும் இந்தக் குவாண்டம் பேரரசு ஒரே நாளில் உருவாகிய ‘மயன்’ நகரமில்லை. ஒரு மாபெரும் ஆறு, மலையின் உச்சியில் இருக்கும் சிறிய ஊற்றிலிருந்து பிறப்பதைப் போல, குவாண்டத்தின் பயணமும் ஒரு சிறிய அறிவியல் கேள்வியிலிருந்தே தொடங்கியது.

அந்தப் பயணம் தொடங்கிய ஆண்டு 1900.

ஆரம்பித்த இடம், ஜெர்மனியின் பெர்ளின் நகரம்.

இயற்பியலாளரான 'மாக்ஸ் பிளாங்க்' (Max Planck) ஒரு சிக்கலான பிரச்சினைக்குத் தீர்வைத் தேடிக்கொண்டிருந்தார். 'கருவுடல் கதிர்வீச்சு' (Black Body Radiation) என்னும் ஆய்வின்போது உருவான சிக்கல் அது.

அக்கால இயற்பியலாளர்கள் ஒரு விசயத்தை இயல்பாக நம்பிக்கொண்டிருந்தார்கள். "ஆற்றல் (Energy) என்பது தொடர்ச்சியாகப் பாய்கிறது". ஆனால் மாக்ஸ் பிளாங்கின் கணிதக் கணிப்புகள் வேறொரு முடிவைச் காட்டின. "ஆற்றல் தொடர்ச்சியாக வெளிப்படும் ஒன்றல்ல. மாறாக, மிகச்சிறிய தனித்தனிப் பொதிகளாக அது உமிழப்படுகிறது அல்லது உறிஞ்சப்படுகிறது". அவரது கணிப்புகள் சுட்டிக் காட்டிய அம்மீச்சிறு ஆற்றல் பொதிகளுக்குத்தான் பின்னாட்களில் ‘குவாண்டா’ (Quanta) என்னும் பெயர் இடப்பட்டது.

பிளாங்கின் அந்தக் கருத்து, அப்போது ஒரு சிறிய கணிதத் தீர்வு மட்டுமே. ஆனால் அது, இயற்பியலின் வரலாற்றையே மாற்றப்போகிறது என்பதை அப்போது பிளாங்க் அறிந்திருக்கவில்லை. அதற்கான நோபல் பரிசும் பின்னர்தான் வழங்கப்பட்டது.

ஐந்து ஆண்டுகளின் பின், 1905இல், ஒரு இளம் இயற்பியலாளர் அந்த விதையை மேலும் வலிமையாக்கினார். அவர் வேறு யாருமில்லை, மாமேதை ‘அல்பேர்ட் ஐன்ஸ்டைன்’ (Albert Einstein). 'ஒளிமின் விளைவு' (Photoelectric Effect) என்னும் தனது ஆய்வில், 'ஒளி, தனித்தனிப் பொதிகளாகப் செயல்படுகிறது' என்ற கருதுகோளை அவர் முன்வைத்தார். ஒளி அலையாகவே பயணிக்கிறது என்ற கருத்து நிலவிவந்த காலம் அது. 

நுண்ணிய ஆற்றல் பொதிகளாக ஒளி செயல்படுகிறது என்னும் புரட்சிகரமான சிந்தனை, பிளாங்க் விதைத்த விதைக்கு உரமாக இருந்தது. பின்னர் அந்த ஆற்றல் பொதிகளுக்கு 'ஃபோட்டான்கள்' (Photons) என்னும் பெயர் வழங்கப்பட்டது.

அதன் பின்னர் அறிவியல் உலகம் அதுவரை சந்தித்திராத மிகப்பெரிய கேள்விகளை எதிர்கொண்டது. 

ஒளி என்றால் என்ன?

அது அலையா?

இல்லை துகளா?

இல்லை இரண்டுமா?

அல்லது…

மனிதன் இதுவரை நினைத்துப் பார்க்காத வேறொன்றா?

இந்தக் கேள்விகள், உலகின் தலைசிறந்த இளம் இயற்பியலாளர்களை ஒரே சிந்தனை மேடைக்கு அழைத்து வந்தன. கேள்விகளுக்கான பதிலைத் தேடி, அந்த அடுத்த தலைமுறை இயற்பியலாளர்கள், ஆர்வத்துடன் களத்தில் குதித்தார்கள். 

அவர்களின் முயற்சி வீண்போகவில்லை. மாக்ஸ் பிளாங்க் விதைத்து, ஐன்ஸ்டைன் உயிர்ப்புடன் வைத்திருந்த விதை, 'குவாண்டம் இயங்கியல்' என்னும் மரமாக முளைக்கத் தொடங்கியது. 

அதன் கிளைகள் அனைத்துத் திசைகளிலும் பரவத் தொடங்கின. 

இன்று குவாண்டம் என்னும் பெருமரத்தின் பூக்கள், உலகெங்கும் வாசனையைப் பரப்பிக் கொண்டிருக்கின்றன. இன்று மனித நாகரிகத்தை வழிநடத்தும் கணினிகளுக்குக் கூட, நாளை குவாண்டமே அடித்தளமாக மாறக்கூடும்.

இவை அனைத்தும் இலகுவில் நடந்தவையல்ல. பல கணிதவியலாளர்கள் மற்றும் இயற்பியலாளர்களின் உழைப்பில் உருவான பெருமரம் அது. அந்தப் பெருமரத்தின் முதல் கிளையில் இருப்பவர் ஒரு இளம் இயற்பியலாளர்.

அவர் பெயர் 'வேர்னர் ஹைசன்பேர்க்’ (Werner Heisenberg).

அவரைப் பார்ப்பதற்கு நாம் அடுத்த கதவைத் திறக்கப் போகிறோம்.

ராஜ்சிவா(ங்க்) 

#குவாண்டத்தின்_கதை

 #ராஜ்சிவாங்க் 

#ராஜ்சிவா 

குவாண்டத்தின் கதை 1

"குவாண்டத்தின் கதை"�-ராஜ்சிவா(ங்க்)

01

"குவாண்டம் ஏன் தெரிந்திருக்க வேண்டும்"

கடந்த முப்பது ஆண்டுகளில் உலகத்தை அதிகமாக மாற்றிய அறிவியல் தொழில்நுட்பம் எது?

இணையமா? ஸ்மார்ட்போன்களா? சமூக வலைத்தளங்களா?

இல்லை.

செயற்கை நுண்ணறிவு (Artificial Intelligence).

இப்போது ஆரம்பித்திருப்பது செயற்கை நுண்ணறிவின் காலம். ஏஐ (AI) இல்லாது இனி எதுவுமே இல்லை. விரும்பியோ, விரும்பாமலோ, தெரிந்தோ, தெரியாமலோ அதை உள் நுழைய வைத்துவிட்டோம் . இனி மனித வாழ்க்கையின் பெரும்பாலான துறைகளில் ஏஐயின் பங்கைத் தவிர்க்க முடியாது. அதன் நன்மைகளை சுவீகரிக்க விரும்பும் நாம், அதனால் உருவாகும் தீமைகளையும் அனுபவிக்கப் பழக வேண்டும். சில நாட்களில் பழகியும் விடுவோம். அறிவியல் தொடர்ந்து தன்னை வளர்த்துக் கொண்டே போகும். அதனால், இனி வரப்போகும் காலங்களிலும் செயற்கை நுண்ணறிவு இப்போதிருப்பதுபோலவே இருக்கப் போகின்றதா என்று கேட்டால், இல்லை, அதுவும் தனது அடுத்த பாய்ச்சலுக்குத் தயாராக வேண்டும்.

இன்றுள்ள செயற்கை நுண்ணறிவின் பயன்பாடுகள் அலாதியானவை. ஆனாலும், நமக்கு உதவும் கருவியாக மட்டுமே அவை செயல்படுகின்றன. மனிதனுக்கு அது போதாது. அவனைப் போலவே சிந்திக்கக் கூடிய கூட்டாளியாகவும் (Collaborator), முடிவுகளை எடுக்கக் கூடிய பொறுப்பாளனாகவும் (Decision maker), நண்பன்போன்ற ஒரு துணைவனாகவும் ஏஐ இருக்க வேண்டும் என்றே விரும்புகிறான். பல ஹாலிவூட் திரைப்படங்களில் நாயகனுக்குத் துணையாக அப்படியான ஒன்று இருப்பதை நீங்கள் பார்த்திருப்பீர்கள். தனிப்பட்ட வாழ்க்கையிலோ, பணியிடங்களிலோ அவற்றிற்கான முக்கியத்துவம் அதிகமாக இருக்கும். எதிர்காலம் அதைநோக்கியே நகர்கிறது. இவற்றிற்கான ஆயத்தங்கள் எல்லாம் முடிந்துவிட்டன. ஆனால், ஏஐயின் மேம்படுத்தலையும், அடுத்த பாய்ச்சலையும் ஒரு தடை நகரவிடாமல் தடுக்கிறது. அந்தத் தடை, ஏஐயிடம் இல்லை. அதை இயக்கும் கணினிகளிடம்தான் இருக்கிறது. இன்றுள்ள ஏஐக்கு ஒரு எல்லை உண்டு. அது மிகவும் புத்திசாலியாகத் தோன்றலாம். ஆனால், அதன் பின்னால் இயங்குவது பாரம்பரியக் கணினிகள்தான்.

இப்போதிருக்கும் அதியுயர் ஆற்றல் கொண்ட உச்சக் கணினிகள் (Super Computers), ட்ரான்ஸிஸ்டர் தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட சிப்களுடனே (Chips) இயங்குகின்றன. இன்றுள்ள அனைத்துக் கணினிகளும் மிக எளிய மொழியில்தான் பேசிக்கொள்கின்றன. அந்த மொழியில் இரண்டு குறியீடுகள்தான் உள்ளன. அவை 0 மற்றும் 1. இந்த இரு மதிப்புகளைக் கொண்ட 'இருமை' முறைதான் 'பிட்' (Bit) என்னும் தகவல் அலகிற்கான அடிப்படை. இன்றுள்ள உச்சக் கணினி, அதிகபட்சமாக ஒரு நொடியில், ஒரு குயிண்டில்லியன் (Quintillion) அதாவது 10^18 கணிப்புகளைச் செய்யக்கூடியது. ஆனால், இப்படிப்பட்ட வேகத்தில் கணிக்கும் கணினிகளின் சிப்கள் கொதிக்கும் உலைகள்போலச் சூடாகின்றன. அவற்றைக் குளிர்விப்பதில் பல நடைமுறைச் சிக்கல்கள் இப்போதே இருக்கின்றன. இந்த நிலையில், இதற்கும் அதிகமான பயன்களைப் பெறுவதற்கு, இந்தச் சிப்கள் போதுமானவை இல்லை. அதை எப்படி ஈடு செய்யலாம்?

அதற்கிருக்கும் ஒரேயொரு வாய்ப்புத்தான், குவாண்டம் கணினிகள். 

குவாண்டம் கணினிகள் இருமை முறையில் இயங்குவதில்லை. அவற்றிற்கான அடிப்படை 'பிட்' அல்ல. ’க்யூபிட்’ (Qubit). குவாண்டம் பிட் (Quantum Bit) என்பதன் சுருக்கம்தான் க்யூபிட். 0 அல்லது 1 என்னும் இருநிலைகளில் ஒன்றாக மட்டும் இல்லாமல், அவற்றின் உச்சநிலைக் கலவையாகவும் இருக்க முடியும். இது குவாண்டத்தின் 'உச்சநிலை' (Quantum Superposition) என்னும் வினோதச் செயற்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இதை நீங்கள் இப்படிப் புரிந்துகொள்ளலாம்

நீங்கள் ஒரு இடத்தில் பணி புரிகிறீர்கள். பணி முடிந்ததும் வீடு என்றிருக்கும் ஒரு அப்பாவி. ஒரு பகல் பொழுதில் உங்களைத் தேடி நண்பர் வருகிறார். நீங்கள் வீட்டில் இல்லையென்று மனைவி சொல்கிறார். அப்படியெனில் நீங்கள் பணியிடத்தில் இருப்பீர்கள். இது உங்கள் நண்பருக்கு நன்கு தெரியும். இதேபோல, பணியிடத்தில் நீங்கள் இல்லையென்றால், வீட்டில் இருப்பீர்கள். வீடு, பணியிடம் இதுதான் உங்கள் இருமை நிலை. வீட்டில் இருந்தால், வீட்டு வேலைகளைச் செய்வீர்கள். பணியிடத்திலிருந்தால் அங்குள்ள வேலைகளைச் செய்வீர்கள். ஒன்று இது அல்லது அது. நீங்கள் வீட்டில் இருந்துகொண்டு வீட்டு வேலைகளைச் செய்யும் அதேகணம் பணியிடத்திலும் வேலை செய்தால் உங்கள் மூலம் நிறைய வேலைகள் நடக்கும். ஆனால், சாதாரண மனிதனான உங்களால் அது முடியாது. அதுவே, நீங்கள் ஒரு சுப்பர்மானாக இருந்தால், இரண்டு இடத்திலும் ஒரே சமயத்தில் வேலை செய்வீர்கள். இது மூன்றாம் நிலை. குவாண்டம் உலகத்தை கற்பனை செய்ய இந்த மூன்றாவது நிலையை மட்டும் மனதில் வைத்துக்கொள்ளுங்கள். இப்போது உங்களுக்கும் மூன்று வெவ்வேறு சாத்தியங்கள் உண்டு. வீட்டில் இருப்பீர்கள் அல்லது பணியில் இருப்பீர்கள் அல்லது வீட்டிலும், பணியிலும் ஒரே சமயத்தில் இருப்பீர்கள். கிட்டத்தட்ட இதுபோன்றதுதான் கியூபிட்டிலும் நடக்கிறது. ஆனால், மூன்று சாத்தியங்கள் மட்டுமில்லை. பல சாத்தியங்கள். பொதுவாக அதை ஒரு நாணயத்தைச் சுண்டும் உதாரணத்துடன் சொல்வார்கள். நான் உங்களை வைத்துச் சொன்ன உதாரணம், உண்மையில் குவாண்டம் உலகில் நடப்பது அல்ல. அந்த வினோதத்தை கற்பனை செய்ய உதவும் ஓர் ஒப்புமை மட்டுமே.

குவாண்டம் துகள்களான எலெக்ட்ரோன் மற்றும் போட்டோன் போன்றவை, குவாண்டம் உச்சநிலையில் இருக்கக் கூடியவை. குவாண்டம் துகள்களுக்கான அடிப்படை இயல்புகளில் இதுவும் ஒன்று. ஒரு எலக்ட்ரோனின் நிலை, அளவிடப்படுவதற்கு முன் பல சாத்தியங்களின் கலவையாகக் காணப்படுகிறது. அளவிடும் கணத்தில் ஒற்றை முடிவைத் தருகிறது. குவாண்டம் துகள்களின் இந்த விசித்திர செயற்பாடுகளை அடிப்படையாக வைத்துத்தான் குவாண்டம் கணினிகள் இயங்குகின்றன. 1, 0 என்னும் இருமையைக் கொண்டிருக்காமல், பல சாத்தியங்களைக் கொண்டவை. அதனால், ஒரு நொடியில் பல கணிப்புகளை அவற்றால் செய்ய முடிகிறது. 

குவாண்டம் கணினிகளை நாம் உருவாக்கி விட்டோம். ஆனால், சில நடைமுறைச் சிக்கல்களால் அவை முழுமையாக இயங்குவதில் தடைகள் உருவாகின்றன. புறத் தடைகளால் (Noise), குவாண்டம் ஒத்திசைவு (Quantum Coherence) நடைபெற முடியாமல், ஒத்திசைவின்மைக்குப் (Decoherence) போய்விடுகின்றன. அந்தத் தடைகள் உடைக்கப்பட்டுக் குவாண்டம் கணினிகள் முழுமையாக இயங்க ஆரம்பித்தால் மனிதனின் அறிவியல் மிகப்பெரிய உயரத்தைத் தொடும்.

இப்போதுள்ள நிலையில், குவாண்டம் கணினிகளால் அதிகபட்சம் சில மில்லிசெக்கன்களே இயங்க முடிகிறது. சமீபத்தில், கூகிள் நிறுவனத்தின் ‘வில்லோ’ (Willow) குவாண்டம் கணினி ஐந்து நிமிடங்கள் இயங்கியிருக்கிறது. அப்போது அது நம்பவே முடியாத அதிசயமொன்றைச் செய்திருப்பதாகக் கூகிள் நிறுவனம் அறிவித்திருக்கிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட கணிதப் பிரச்சினையில், இன்றுள்ள உச்சக் கணினிகள் (Supercomputers), 10^25 ஆண்டுகள் (அதாவது 1 உடன் 25 பூச்சியங்கள் சேர்ந்துவரும் ஆண்டுகளில்) செய்யும் கணிப்புகளை, வில்லோ குவாண்டம் கணினி, 5 நிமிடத்தில் முடித்திருக்கிறது. இப்போது குவாண்டம் கணினிகளின் ஆற்றல் எந்த அளவு பெரியது என்பதை உங்களால் புரிந்துகொள்ள முடிகிறதா?

மனிதனின் அடுத்த தீர்மானம், ஏஐயைக் குவாண்டம் கணினிகளில் இயக்குவது. அக்காலம் ரொம்பத் தூரத்தில் இல்லை. அது நடந்தால் அறிவியல் தன் உச்சத்தைத் தொடும். தீர்க்க முடியாத அனைத்துச் சிக்கல்களும் நொடியில் தீர்க்கப்படும். சில ஆண்டுகளில் குவாண்டம் கணினிகள் பாவனைக்கு வரலாம். அவற்றில் ஏஐ இயங்கும். நம் எதிர்காலமும் ஏஐ மற்றும் குவாண்டம் கணினி ஆகியவற்றுடன் இணைக்கப்படும்.

எதிர்காலம் ஏஐ, குவாண்டம் ஆகிய இரண்டின் கைகளிலேயே ஒப்படைக்கப்படப் போகிறது. அதனால், அவை இரண்டையும் நாம் விரும்பாவிட்டாலும் தெளிவாகத் தெரிந்து வைத்திருக்க வேண்டும். அதற்கென நான் ஒரு தொடர் எழுத இருக்கிறேன். குவாண்டத்தை அடிப்படையிலிருந்து எழுத முடிவெடுத்திருக்கிறேன். 'அ' இலிருந்து 'ஃ' வரையில் முடிந்த அளவு விளக்கமாக எழுதுவேன். 

குவாண்டத்தைப் புரிந்துகொள்வது அவ்வளவு எளிதல்ல.

சரியான கதவு வழியாக உள்ளே நுழைந்தால் கடினமானதுமல்ல.

அந்தக் கதவைத் திறப்பது என் பொறுப்பு.

உள்ளே வருவது உங்கள் விருப்பு.

அதன் முதல் கதவு நாளை திறக்கும்.

-ராஜ்சிவா(ங்க்)

#குவாண்டத்தின்_கதை

#ராஜ்சிவா