این الگوریتم می تواند انقلابی در تشخیص بیماری, اما ما نمی توانیم از آن استفاده کنید و در عین حال

دانشمندان دانشگاه ویرجینیا دانشکده پزشکی ساخته شده است یک الگوریتم است که ممکن است ریختن بسیار مهم نور در بیماری های ژنتیکی و همچنین به عنوان کمک به پزشکان و کارشناسان پزشکی به سرعت در حال تشخیص آنها. و این می تواند یک بازی-تعویض — یک بار کسی که در واقع ایجاد یک کامپیوتر به اندازه کافی قدرتمند برای اجرای آن است.

الگوریتم مورد نظر است که طراحی شده است برای تجزیه و تحلیل داده های ژنومی. می توان آن را مورد استفاده برای تعیین اینکه آیا یک نمونه تست از یک فرد مبتلا به یک بیماری یا سالم کنترل و برای انجام این کار به طور قابل توجهی سریع تر از زمان کامپیوتر های معمولی.

Hand holding DNA tube
Westend61/گتی ایماژ

“[ما] الگوریتم طبقه بندی یک فرد به عنوان یک بیماری و یا نه بر اساس وقوع تغییرات ژنتیکی در فرد ژنوم” استفان Bekiranov استاد در برابر اشعه های مضر UVA گفت: روندهای دیجیتال. “در اصل از آن می توان به پیش بینی بیمار ژنتیکی مستعد ابتلا به بیماری نیز هست.”

تصور کنید مثلا که میانسال بیمار با از دست دادن حافظه می رود به یک درمانگاه. با پزشک خود و خانواده نگران هستند ممکن است در اوایل شروع بیماری آلزایمر. بیمار دارای خون کشیده شده و DNA و RNA استخراج شده و توالی. سپس آنها صبر کنید. و صبر کنید.

امروز این روند می تواند هفته ها یا حتی ماه ها قبل از پاسخ رسیده است. اما با استفاده از الگوریتم توسعه یافته توسط UVA محققان این فرایند — که شامل اسکن عظیم ژنومی تلفن همراه پایگاه داده های لازم را پیش بینی — می تواند با موفقیت در چند ساعت.

کوانتومی موانع

پس چه موانع? پس از همه, نکته مهم در مورد امروز بیش از حد هوا به روز رسانی و به طور مداوم بهینه سازی مبتنی بر الگوریتم ها (گوگل به تنهایی رول برخی از 500 به 600 تغییرات به آن الگوریتم جستجوی هر سال) است که می توان آنها را اعزام به سرعت در حال. مشکل با UVA الگوریتم این است که نمی توان آن را به نام به عمل فقط رتبهدهی نشده است — به این دلیل که کامپیوتر است که مطلوب مجهز برای اجرای آن هنوز وجود ندارد.

چرا که آن را یک الگوریتم طراحی شده برای یک کامپیوتر کوانتومی: یک کلاس از نسل بعدی ابر رایانه در حال حاضر در خود را نسبت دوران کودکی است. بر خلاف کلاسیک, کامپیوتر, که, کد اطلاعات به عنوان یک سری از یک و صفر کوانتومی کامپیوتر بیت (نام qubits) می تواند یا یک و یک صفر و یا هر دو به طور همزمان. این qubits تشکیل شده از ذرات زیر اتمی که مطابق با قوانین کوانتومی به جای کلاسیک, مکانیک.

امید با کامپیوترهای کوانتومی است که آنها را قادر به انجام عملیات ذهن bogglingly به سرعت. دلیل این است که خود را برهم نهی اموال (که در آن کوانتومی ذرات وجود داشته باشد در چندین با هم تداخل دارند متحده در همان زمان) اجازه می دهد تا یک کامپیوتر کوانتومی را qubits را چند حدس در زمانی که حل مشکلات است. که به مراتب برتر کلاسیک محاسبات زمان مصرف trial-and-error محاسبات است که می تواند فقط یک حدس در یک زمان.

“مطمئن شوید که هیچ کس می تواند آن را اجرا کنید در حال حاضر, اما صبر کنید ارزش آن خواهد شد هنگامی که آن را در نهایت می رسد.”

به دلیل حل مشکل سرعت کامپیوترهای کوانتومی می تواند بسیار قابل توجهی را برای چالش های دشوار مانند رمزنگاری و فیزیک ذرات. در هر دو این موارد کامپیوترهای کوانتومی وعده برای کمک به حل عظیم محاسباتی conundrums در کسری از زمان خود را به همتایان کلاسیک. اما این کار برای اولین بار منتشر کامپیوتر کوانتومی بررسی بودجه توسط موسسه ملی بهداشت روانی و احتمالا برای اولین بار با استفاده از یک جهانی کامپیوتر کوانتومی بودجه توسط موسسه ملی بهداشت نشان می دهد که چگونه کامپیوترهای کوانتومی نیز می تواند اثبات مفید در زمینه های مانند بیوشیمی و ژنتیک مولکولی.

“مطالعه ما به عنوان یک نشانگر است که بهره در محاسبات کوانتومی در حال گسترش است و حتی در حالی که آن را هنوز هم در یک مرحله نوپای توسعه” Bekiranov گفت.

از ابزار های کاربردی برای آنهایی که واقعی

UVA الگوریتم های تست شده بر روی آی بی ام کامپیوترهای کوانتومی. کامل الگوریتم در اصل می توان اجرا های موجود بر روی کامپیوترهای کوانتومی. اما مشکل این است که آن را تنها می تواند اجرا بر روی یک “اسباب بازی” مشکل واقعی نیست یکی با نزدیک به پیچیدگی که مورد نیاز خواهد بود در دنیای واقعی است.

Bekiranov اشاره کرد که تعدادی از زمان موانع به الگوریتم استفاده می شود. برای استارت, کوانتومی, گیت های منطقی (پایه کوانتومی مدار که در عمل تعداد کمی از qubits) انجام عملیات با وفاداری کامل در نتیجه خطا در اندازه گیری نتایج و حتی در پیش بینی. تعداد qubits حتی قدرتمند ترین کامپیوتر کوانتومی نیز به شدت توقف در حال حاضر. این محدودیت محققان به پایین ژنومی با وضوح. علاوه بر درخواست از کامپیوتر کوانتومی به انجام بیش از حد بسیاری از دروازه عملیات باعث کوانتومی به “decohere” در وسط محاسبات در نتیجه از بین بردن آن است.

“سرانجام” Bekiranov گفت: “و این است که به نظر می رسد دیوانه [اما] آن می توانید مجموعه ای از دروازه عملیات فقط به ورودی داده های ما به کامپیوتر کوانتومی. در واقع بسته به اطلاعات آن می تواند نیاز بسیاری از دروازه به اجرای آن می تواند نفی استفاده از الگوریتم کوانتومی.”

در حالی که ممکن است به نظر می رسد ناامید کننده بود اما, او اشاره کرد که با کافی پیشرفت مداوم و حیاتی پیشرفت های علمی در طول راه یک کامپیوتر کوانتومی قادر به اجرای این کار به درستی می تواند در اینجا “طی یک دهه است.” فکر می کنم از آن را مانند ساخت یک برنامه شگفت انگیز برای آی فون است که نمی خواهد کشتی تا سال 2030. مطمئن شوید که هیچ کس می تواند آن را اجرا کنید در حال حاضر, اما صبر کنید ارزش آن خواهد شد هنگامی که آن را در نهایت می رسد.

فقط با قرار دادن “پیشگامانه تشخیص ژنتیکی ابزار” را به عنوان یک دلیل بیشتر به هیجان زده در مورد آینده محاسبات کوانتومی انقلاب است.

ویراستاران’ توصیه های

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im