Kvanttitietokone on uusi hopealuoti (silver bullet), tukeeko kirjoittelu siitä käsitystä, mitä tiede on?

Kvanttitietokone on kirjoitustensa (mm. HS 3.1.2020, maksumuurin takana) mukaan seuraavanlainen keksintö: ”Kvanttitietokoneen pitäisi tehdä mahdottomasta mahdollista. Siksi myös Suomi haluaa oman. Mutta jos järjenvastainen laite todella lunastaa odotukset, voi sen käyttö olla hyvinkin arkista”.

Hopealuoti käsitteenä tulee mieleen kun tuollaista ehdotetaan kansalle. There is no silver bullet.

Jos kvanttikonetta tieteen keinoin halutaan kehittää, kehittämisen tulisi mennä tieteen kriteerien mukaan, ja tiedotuksen tulisi olla asiallista. Samanlaisia hypettämisen merkkejä on näkynyt lukemattomissa muissakin hankkeissa, kuten bitcoin ja blockchain jne. Niiden on sanottu mullistavan ”kaiken”, mikä totuus yleensä paljastuu todeksi ja epätodeksi tieteenfilosofian periaatteita innovaatioihin sovellettaessa.

Esimerkiksi tekniikan väitöskirjaoppaassa on selostettu tähänkin tarkoitukseen sopivasti yleisimmät totuusteoriat (Niiniluoto 1980, s. 108-115):

• A. korrespondenssiteoria (vastaa todellisuutta),
• B. konsensusteoria (riittävän vedenpitävä ja syvällinen, ihmisten hyväksymä),
• C. koherenssiteoria (aukoton alueellaan ja todistettavissa) ja
• D. pragmatistinen teoria (tuottaa hyötyä).

Olen huomannut 10 vuoden aikana, että suomalaisista toimittajista juuri kenelläkään ei ole tutkijan tason pätevyyttä. IT-lehtiä voi tehdä harrastajat ja tiede-lehteen tarvitaan joku sosiologi. Siksikin media suoltaa käsittämätöntä soopaa aiheesta kuin aiheesta. Tämänpäiväinen artikkeli on yksi hupaisimmista. Alla kolmetoista poimintaa, jotka omalla tavallaan rikkovat tieteenteorioita A-D:

1. Kvanttitietokoneet voisivat esimerkiksi piirtää molekyyleistä atomitasolla 3d-malleja kuin piirustusohjelmalla ikään. Tämä voisi mullistaa lääkekehityksen (huom. rikkoo toistaiseksi periaatteita A,B,C).
2. Villeimmissä visioissa kvanttitietokoneiden toivotaan jopa ratkaisevan ilmastokriisin (villit visiotko tieteen tilaa määrittävät?).
3. Kahdenkymmenen kubitin kone voisi teoriassa olla yli miljoonassa tilassa yhtä aikaa. Viidelläkymmenellä kubitilla tiloja voisi olla 1 125 899 906 842 624. Teoriassa kvanttitietokone tarvitsisi siis vain yhden laskutoimituksen siinä, missä perinteinen tietokone tarvitsisi yli tuhat biljoonaa (rikkoo periaatteita A,B ja C sekä D).
4. Kvanttifysiikkaa on ehkä vaikea ymmärtää. Miten jokin voi olla superpositiossa eli yhtä aikaa kahdessa paikassa? Kvanttitietokoneissa kyse ei kuitenkaan ole pelkästä teoriasta (tottakai jokaisen keksinnön tulee olla perusteltavissa, huuhaata ei hyväksytä).
5. Viime vuoden lopulla kvanttiherruuden saavutti myös kiinalainen kvanttitietokone Jiuzhang, joka laski kiinalaislähteiden mukaan vielä miljardeja kertoja Sycamorea nopeammin. Se käytti täysin toisenlaista tekniikkaa laskemalla fotoneilla, joita ohjattiin kymmenien peilien ja säteenjakajien järjestelmän kautta eri kanaviin. Superpositiossa ollessaan fotoni voi kulkea useampaa kanavaa pitkin yhtä aikaa. Molempiin saavutuksiin liittyi kuitenkin isoja muttia. Sycamoren lasku oli räätälöity sille sopivaksi, eikä ole helppoa varmistaa, että saatu vastaus on varmasti paras. Kvanttitietokoneet ovat nimittäin hyvin epäluotettavia. Kubitit häiriintyvät hyvin herkästi, minkä tähden suprajohtavaan teknologiaan perustuvan kvanttitietokoneen kubitit piti jäädyttää lähes absoluuttiseen nollapisteeseen (rikkoo kaikkia periaatteita).
6. Esimerkiksi labyrinttilaskua ratkoessaan Sycamore laski väärin noin 999 kertaa tuhannesta. Näin epäluotettava kone ei tietenkään ole kovin hyödyllinen (rikkoo kaikkia onnistumisen edellytyksiä).
7. Suomen kannalta avoimien (teoreettisten) kysymysten (suuri) määrä on tavallaan hyväkin. Pienemmälläkin koneella voidaan testata uusia ratkaisuja ja tapoja parantaa koneen luotettavuutta. Tässä auttavat muun muassa Aalto-yliopiston tutkimus kvanttikoneiden kanssa sekä pitkä kylmäteknologian tutkimustraditio (kyseenalaisia väitteitä!).
8. Laitteiston ohella myös kvanttiohjelmistot ovat vasta kehitteillä. Kukaan ei vielä tiedä parasta tapaa muotoilla laskutehtävät niin, että kvanttitietokoneet pystyvät niitä näppärästi selvittämään (ilman ohjelmointia tietokone ei tiedä mitä tekisi, paitsi olisi tutkijoiden leluna).
9. Jos kvanttitietokoneet saadaan toimimaan, niistä voi tulla nopeasti arkisia. Ne eivät ole valtavia energiasyöppöjä, eikä niiden valmistus ole erityisen kallista. Jos toimiva malli löytyy, koneita voidaan tehtailla nopeasti tuhansittain (todistamattomia väitteitä).
10. ”Jos kvanttitietokone saadaan toimimaan, ei siinä ole käyttäjän kannalta muuta erikoista kuin nopeus,” sanoo Aalto-yliopiston ja VTT:n kvanttiteknologian professori NN (miten hän pystyy tämän perustelemaan?).
11. Jonain päivänä kvanttitietokoneita voidaan käyttää laskemaan vaikkapa liikennevalojen optimointia reaaliajassa. Laskemalla kaiken aikaa risteykseen tulevia autoja, pyöriä, raitiovaunuja ja jalankulkijoita, liikennevalot voitaisiin ajoittaa niin, että punaisissa valoissa seisomiseen haaskautuisi mahdollisimman vähän aikaa (tämä ei taida olla konkreettinen ongelma, koska risteyksiä maailmassa on satoja miljardeja ja nykyiset risteyksetkin ohjautuvat itsestään melko hyvin).
12. Toinen ilmeinen kvanttitietokoneiden sovelluskohde on niin sanottu kauppamatkustajan ongelma: jos kauppamatkustajan pitää käydä vaikkapa 30 kaupungissa, miten hän kiertää ne lyhintä mahdollista reittiä? (kauppamatkustajan ongelmaan on jo hyviä algoritmeja, ja metaheuristiikkaa voi ohjelmoida nykyisillä tietokoneilla ja tietokoneverkoilla).
13. Ja jos Suomessa keksitään toimivin ratkaisu edes johonkin kvanttitietokoneen sadoista edelleen avoimista kysymyksistä, se voi kvantti­laskennan toteutuessa osoittautua yllättävän arvokkaaksi (hurskas toive, tällaiset toteamukset eivät yllä tieteen demarkaatiokynnyksen tasolle).

Tekoälyn suhteen media sai aikaan muutaman vuoden aikana lässähdyksen vailla vertaa. Sinänsä arvokas ja käytännönläheinen aihe inflatoitiin rauhankoneilla, idealistisilla hankkeilla nostaa Suomi maailman kärkeen. Tosiasiallisesti syntyi yliopistojen putki, joka onnistui keräämään rahoitusta ties mihin tekoälyetiikkaansa. Yritykset sävelsivät valvontaa ja chatbottejaan, mutta pragmatiivista totuutta ne eivät mielestäni ole löytäneet. Minkäänlaista tosiasiallista yhteistyötä ei tekoälyssä Suomessa saatu aikaan, kun valtion digi-yhtiöt joutuivat vaikeuksiin poliittisista syistä.

Olen itse seurannut tieteen kriteereitä ja totuusteorioiden ohjeita 12 vuoden ajan hyvinkin tiiviisti. Sovellan instrumentalismiksi ja systeemitieteeksi kutsuttuja tutkimuksen tapoja kirjoittaessani kirjoja ja ohjelmoidessani vastaavia konstruktioita perinteiselle tietokoneelle.

Parasta Suomelle olisi, jos päästäisiin kansallisen tason yhteistyöhön käsiksi samaan tapaan kuin 1980-1990-luvuilla tapahtui. Siinä samalla suurimmat limbot paljastuisivat heti, eikä tulisi virheinvestointeja veronmaksajien taakaksi.

Ja jos systeemiosaamisen taso Suomessa pääsisi nousemaan, alettaisiin kritisioida median kirjoituksia niin perusteellisesti, että lehtitalojen ja YLE:n olisi pakko palkata sellaisia toimittajia, jotka osaavat asiansa joko vankan kokemuksen tai tutkijanäyttöjensä ansiosta. Tyhmyyttä ei pidä lisätä, vaan viisautta 🙂