ایده خلق حیات توسط ابر کامپیوترها موضوع جذاب‌ترین فیلم‌های علمی-تخیلی هالیوودی نظیر ماتریکس، ترمیناتور (The Terminator)، فراماشین (Ex Machina) و او (her) بوده ولی اکنون ما بیشتر از هر زمان دیگری به تحقق این رویا نزدیک هستیم. شاید در این مسیر، به پاسخ برخی از بنیادی‌ترین سوالاتمان راجع به ماهیت جهان و حیات نیز دست پیدا کنیم. با ما در دیپ لوک همراه باشید…
آیا می‌توان منشا حیات را با مکانیک کوانتومی توضیح داد؟ و اگر چنین است، آیا الگوریتم‌هایی کوانتومی وجود دارد که بتواند حیات را رمزگشایی کند؟ ما به لطف پژوهش‌های جدید و با استفاده از ابر کامپیوترهای نیمه کوانتومی IBM بیش از هر زمان دیگری به یافتن پاسخ چنین پرسش‌های بزرگی نزدیک شده‌ایم. شبیه‌سازی پدیده‌هایی نظیر خود‌تکثیری، جهش، تعامل بین افراد و یا حتی مرگ، نیازمند یک الگوریتم کوانتومی جدید است تا ابر کامپیوترها به وسیله‌ی آن بتوانند برخی از الگوهای زیستی را در دنیای واقعی تقلید کنند؛ اکنون چنین الگوریتمی ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. البته این هنوز یک طرح مفهومی اولیه است، اما در را برای کشف ارتباط بین مکانیک کوانتومی و منشا حیات، بیشتر می‌گشاید. ممکن است همان اصولی که بر دنیای فیزیک کوانتومی حکمرانی می‌کنند، در تشکیل کد ژنتیکی ما نیز نقش داشته باشند؛ چیزی شبیه بازی سیمز (The Sims) در سطح کاملا جدیدی از فیزیک!
خلق حیات مصنوعی در کامپیوترها موضوع بسیاری از آزمایشات قبلی بوده، اما نرم‌افزار فعلی، یک روش کلاسیک و نیوتونی را در تولید این مدل‌ها به کار می‌برد، به صورت گام به گام و با پیشرفت‌های منطقی. ما می‌دانیم که کوانتوم بخش جدا‌نشدنی دنیای واقعی است و تحقیقات جدید نیز همین قابلیت (غیرقابل پیش‌بینی بودن) را به شبیه‌سازی‌های کامپیوتری اضافه می‌کند. به عبارتی، شبیه‌سازی دیگر به ۰ و ۱ محدود نمی‌شود، بلکه می‌تواند نوعی تصادفی بودن که ما در زندگی روزمره می‌بینیم را نشان دهد. این قابلیت، زمینه‌ی تازه و بکری را برای پژوهش باز می‌کند.
محققان دانشگاه باسک اسپانیا می‌گویند هدف از این مدل پیشنهادی، بازسازی فرآیندهای مشخصی از تکامل داروینی است که با زبان الگوریتم و محاسبات کوانتومی سازگار است. پژوهشگران توانستند با استفاده از ابر کامپیوترهای IBM QX4 واحد‌های حیات کوانتومی متشکل از دو کیوبیت را کدگذاری کنند: یکی برای نشان دادن ژنوتیپ (کد ژنتیکی که در طول نسل‌ها منتقل می‌شود) و یکی برای فنوتیپ (ظهور بیرونی کد ژنتیکی یا همان بدن). این واحدها با استفاده از درهم تنیدگی برای تکثیر، جهش، تکامل و حتی مرگ (درست همانند هر موجود زنده‌ای) برنامه‌نویسی شده بودند. مثلا برای شبیه‌سازی جهش ژنتیکی یا دیگر تغییرات تصادفی از چرخش حالات کوانتومی استفاده شد. خبر خوب اینکه این محاسبات کوانتومی واقعی با مدل‌های نظری که این گروه در سال ۲۰۱۵ بدان دست یافته بودند، سازگار است.
ما هنوز فاصله زیادی با یافتن پاسخ عمیق‌ترین سوالات درباره‌ی حیات و جهان داریم. در این نقطه هنوز قادر به ساخت یک زندگی مصنوعی کامل درون ابر کامپیوترهای نیمه کوانتومی نیستیم اما این تحقیقات نشان می‌دهد این امر امکان‌پذیر است. این پژوهش‌ها با نتایجی که سال گذشته توسط همین گروه منتشر شد همخوانی زیادی دارد. در پژوهش‌های سال گذشته انتخاب طبیعی، یادگیری و حافظه در یک مدل کوانتومی شبیه‌سازی شده بودند. ابر‌کامپیوتر IBM که در اینجا استفاده شده تنها تا حدودی به عنوان یک کامپیوتر کوانتومی کامل شناخته می‌شود. کامپیوتر کوانتومی کامل فراتر از فناوری امروز ماست، با این حال این ماشین‌ها روز به روز قدرتمندتر می‌شوند. پژوهشگران می‌گویند:
سوالی که همچنان باز است این است که آیا منشا حیات واقعا مکانیک کوانتومی است یا خیر؟ چیزی که ما اینجا ثابت می‌کنیم این است که سیستم‌های کوانتومی میکروسکوپی می‌توانند به طور موثری ویژگی‌های کوانتومی و رفتار‌های زیستی همراه سیستم‌های زنده و انتخاب طبیعی را کدگذاری کنند.
گفتگو۱ دیدگاه
شگفت انگیز و خواندنی با سپاس