מחשוב קוונטי והפיקוח על יצוא דו שימושי

טכנולוגיה קוואנטית נמצאת תחת פיקוח משטר ואסנאר אשר מדינת ישראל מצייתת לו ואימצה בחוק הישראלי. אחד היישומים האפשריים הידועים של מחשוב קוואנטי הוא פיצוח עקרון יסודי בהצפנה המודרנית


10:51 ,29.08.2019 מאת: עמירם הלוי

״מחשוב קוונטי״ (Quantum Computing), תחום שבו מתכוונת המדינה להשקיע כסף ומשאבים, במה שנדמה כמו התפתחות אבולוציונית שתהפוך אותנו מ״אומת הסייבר״ ל״אומת הקוונטים״. אבל מה זה בכלל אומר?

 

מבלי להיכנס לפירוט פיזיקלי או חישובי מורכב מדי - ניתן לומר שמיחשוב קוואנטי מאפשר למחשב הנעזר בו יכולות עיבוד גבוהות יותר - בכמויות המידע, במהירות העיבוד ובמשאבים הדרושים לו. ״טכנולוגיה קוואנטית״ מפוקחת במשטר הפיקוח של ואסנאר, אשר מדינת ישראל מצייתת לו ואימצה בחוק הישראלי, בכמה קטגוריות שונות, אולם בעיקר בקטגוריה 5 הקשורה להצפנה. אחד היישומים האפשריים הידועים של המחשוב הקוונטי הוא פיצוח עקרון יסודי בהצפנה המודרנית (RSA), המבוסס על מכפלה של שני מספרים ראשוניים גדולים, שמחשבים ״קלאסיים״ מתקשים בפיצוח. יישומים של התאוריה הקוונטית כוללים לייזרים, שבבים מוליכים למחצה, מוליכי על, מחשוב קוונטי, מכשור רפואי (כמו MRI), מכשירי תקשורת ועוד. חלק גדול מהטכנולוגיה שבה אנו משתמשים כיום מבוסס על מכניקה קוונטית. יש המשערים כי בעוד שנתיים-שלוש, ניתן יהיה לעשות גם סימולציות כימיות למציאת תרופות. באמצע יש עוד הרבה דברים, כמו למידת מכונה קוונטית. מנעד היישומים הוא אינסופי.

 

דוגמאות: בזמנו פנתה אלי חברת סטארט אפ שפיתחה מוצר תוכנה מבוסס אלגוריתם לזיהוי דמויות. זאת ע״י יצירת ״חתימה ייחודית לאדם מכל כיוון״ (׳360), בהתבסס על אותות וידיאו מכל מקור קיים. התוכנה מתחברת למצלמות אבטחה במעגל סגור רגילות ועל בסיס הצילומים המתקבלים, יוצרת מאגר חתימות של האנשים המצולמים בשטח הנדרש. המערכת מסוגלת לזהות אדם ללא קשר למאפיינים פיזיולוגים כגון טביעת אצבע, DNA, זיהוי תווי פנים וכו' וללא קשר למאפיינים התנהגותיים כגון: דפוס התנהגות, הליכה, קול, צורה, בגד, צבע וכו׳. המערכת מבוססת אלגוריתם מתמטי, מבצעת אנליזה ספקטראלית של האדם בסביבה בה הוא נמצא, תוך שימוש בטכנולוגיות מבוססות תהליכים קוונטיים ועיבוד תמונה. מדובר בתוכנה לזיהוי דמויות המבצעת מדידה ועיבוד האינטראקציה בין אנשים והסביבה בה הם שוהים הכל בהתבסס על אותות וידאו ממצלמת וידאו רגילות. תהליך הזיהוי מתבסס על בנק חתימות שהלקוח יוצר לעצמו. המוצר משמש גם ליישומים ללקוחות כגון: ערים חכמות, כוחות הצלה, חברות לפיתוח מצלמות (מוצר מדף בלתי מפוקח) וכד׳.

 

כאמור טכנולוגיה קוואנטית אומנם מפוקחת במשטר הפיקוח של ואסנאר ,אולם בבדיקה פרטנית שערכתי יחד עם מנהלי החברה למוצרי החברה, הוחלט שמוצרי החברה פטורים מפיקוח.

 

סטארט-אפ ישראלי נוסף  בתחום המחשוב הקוונטי היא חברת קוואנטום משינס (Quantum Machines), המפתחת מערכות שליטה והפעלה למעבדים קוונטיים, החברה הוקמה בתחילת 2018 על ידי שלושה חוקרים בוגרי מכון ויצמן - שערכו מחקר במכון התת-מיקרוני בפקולטה לפיזיקה במכון ויצמן, שם חקרו את הפוטנציאל של מערכות אלקטרונית להפוך לביט קוונטי שמוגן מפני שגיאות.

 

מחשוב קוואנטי: במחשוב ובמתמטיקה קיימות בעיות שמחשבים קלאסיים לא מסוגלים לפתור, אבל מחשב קוואנטי מאפשר לפתור אותן בשניות. לא כי מחשב קוואנטי מהיר יותר, אלא כי הוא הופך את הבעיה לפשוטה יותר משום שהוא עובד בדרך שונה של חישובים. הבדל פשוט יחסית להבנה בין מחשב קלאסי ומוכר לבין מחשב קוואנטי הוא יכולתו של האחרון להיות בסופר־פוזיציה: בעוד יחידת החישוב הבסיסית במחשב רגיל, הביט (bit), מסוגלת להכיל 0 או 1, יחידת החישוב של מחשב קוואנטי, המכונה קיוביט (Qubit), מסוגלת להכיל 0 או 1 או את שני המצבים בו־זמנית.

 

המחשב הקוונטי המסחרי הראשון בעולם

 

IBM חשפה את Q System One, המחשב הקוונטי המסחרי הראשון בעולם, שזמין לישומים ארגוניים (לינק למאמר ב״כלכליסט״). יש לו עוצמת חישוב של 20 קיוביט, המקבילה הקוונטית של ביט במחשוב בינארי מסורתי. מחשבים קוונטיים הם עתיד המחשוב עתיר הביצועים; בעוד מחשוב בינארי רגיל מתייחס ליחידות חישוב שהן או 1 או 0, למחשב הקוונטי יש סופרפוזיציה בה 1 ו-0 מתקיימים במקביל - מצב שלישי. הוספת רובד חישובי שכזה מאיצה את יכולת המחשב ומאפשרת ביצוע עיבוד מורכב בהרבה, עבור תחומים כמחקר רפואי, ניתוח נתונים פיננסיים והצפנת מידע. עד כה יוצר מספר קטן מאוד של מחשבים קוונטיים, שלרוב מתבססים על מערכי מחשוב שממוקמים בשטח גדול במעבדות ייעודיות. ה-Q System One הוא הראשון מהם שנתון בתוך  מארז עצמאי ולא כאוסף של רכיבים נפרדים.

 

מחשוב קוואנטי ובינה מלאכותית:

 

שימוש עתידי נוסף הוא לפיתוח בינה מלאכותית אמיתית, תחום שבו חברות ענק דוגמת פייסבוק, גוגל, אפל, מיקרוסופט וגם IBM עצמה משקיעות מיליארדי דולרים מדי שנה. חוקרים נעזרים במחשוב קוואנטי כדי להאיץ חלק מהחישובים של אלוגריתמים של למידת מכונה, ניתוח תבניות ורשתות עצביות. לאחרונה התפרסם מחקר חדש משקף את הפגיעות של מודלים דחוסים של בינה מלאכותית לתקיפות עוינות ומציע פיתרון. מכשירים מחוברים (IoT) כמו סמארטפונים, מצלמות אבטחה וכו' הם רק כמה מהמכשירים שבקרוב יכילו יותר תוכנה של בינה מלאכותית כדי לזרז משימות של עיבוד תמונה ודיבור.טכניקת דחיסה הנקראת קוואנטיזציה quantization מאפשרת להפוך את המודלים של הבינה המלאכותית לקטנים יותר כדי לחסוך בעלויות מחשוב ואנרגיה. הקוואנטיזציה היא תהליך שבו מצמצמים תפוקה מסט גדול של ערכים או ערכים עוקבים (כמו המספרים הממשיים) לסט קטן (כמו המספרים השלמים).צוות החוקים מתכנן לשפר את הטכניקה באמצעות ביצוע אימונים על מערכי נתונים גדולים יותר ויישומם על טווח רחב יותר של מודלים,  מדווח אתר Ihls (לינק).

 

המחשוב הקוונטי בהצפנה המודרנית

 

אחד היישומים האפשריים הידועים של המחשוב הקוונטי הוא פיצוח עקרון יסודי בהצפנה המודרנית (RSA), המבוסס על מכפלה של שני מספרים ראשוניים גדולים, שמחשבים ״קלאסיים״ מתקשים בפיצוח.

 

הסבר כללי: מכניקת הקוונטים ( Quantum mechanics), היא תורה פיזיקלית המתארת את התנהגות הטבע בקני מידה קטנים ביותר, עם השלכות על תחומי הפיזיקה בכל הסקאלות. מכניקת הקוונטים היא תורה הסתברותית. כלומר, בניגוד למכניקה הקלאסית, במקרה הכללי מכניקת הקוונטים אינה יכולה לחזות איזו תוצאה תתקבל בניסוי, אלא רק את ההסתברות לקבל אותה. מבדיקות שנעשו על צבר של ניסויים זהים, התפלגות התוצאות שהתקבלה התאימה בדיוק רב לחיזוי שסיפקה מכניקת הקוונטים. התורה מספקת תיאור כמותי ויכולת ניבוי של שלל תופעות שלא ניתנות להסבר במסגרת המכניקה הקלאסית.

 

סיכום: חברות העוסקות בפיתוח ויצוא כלים ופיתוחים שונים של טכנולוגית ״מחשוב קוואנטי״ כדאי שיבדקו עם הרגולטור האם מוצרי החברה פטורים מפיקוח בבואם לייצאם.

 

המאמר המלא של עמירם הלוי בנושא מחשוב קוונאטי והפיקוח על היצוא התפרסם בגיליון יוני של מגזין PORT2PORT. לקריאת המאמר במלואו לחצו כאן

 

 

עמירם הלוי שירת כציר כלכלי של ישראל ביפן, בהודו, בספרד ובאוסטרליה, והיה עד לאחרונה מנהל תחום ״פיקוח יצוא דו שימושי״ במשרד הכלכלה ושימש בתפקיד זה במשך 10 שנים. ליצירת קשר במייל ניתן לפנות לטלפון 050-6240904 לכתובת דוא״ל amiram59@gmail.com או באתר: http://www.ah-consultant.com/