InScience Magazine

Tag: computer science. επιστήμη των υπολογιστών

  • Nευροτεχνολογία: Η άλλη όψη του νομίσματος

    Nευροτεχνολογία: Η άλλη όψη του νομίσματος

    πηγή εικόνας: https://www.maxpixel.net/Internet-Network-Brain-Networking-Web-6225155Η νευροτεχνολογία είναι η τεχνολογία που διασυνδέεται απευθείας με το νευρικό σύστημα για την παρακολούθηση ή τη ρύθμιση της νευρικής δραστηριότητας. Μπορεί να αλλάξει συθέμελα τον τρόπο με τον οποίο ο άνθρωπος κατανοεί και αλληλεπιδρά με τον κόσμο γύρω του. Μπορεί να βελτιώσει δραστικά τη ζωή του. Παράλληλα όμως, εγείρει προβληματισμούς δεοντολογίας, ηθικής και κοινωνικοοικονομικής φύσης, ιδίως για τους μη προνομιούχους και τους περιθωριοποιημένους. Πώς μπορούν οι αναδυόμενες νευροτεχνολογίες να επηρεάσουν αρνητικά την κοινωνία και τα άτομα από τις μη προνομιούχες και περιθωριοποιημένες ομάδες; Ο στόχος αυτού του άρθρου είναι να ενημερώσει το κοινό σχετικά με τους κινδύνους της νευροτεχνολογίας για την κοινωνία και τα πιο ευάλωτα μέλη της, εάν αυτή υιοθετηθεί εκτός κατάλληλου ρυθμιστικού πλαισίου.ΕΙΣΑΓΩΓΗ

    Φανταστείτε έναν κόσμο όπου οι εταιρείες γνωρίζουν ακριβώς τι θα αγοράσετε, επειδή διαβάζουν απευθείας τον εγκέφαλό σας. Συλλέγουν τα δεδομένα του εγκεφάλου σας και τα αποθηκεύουν στις τράπεζες δεδομένων τους. Φανταστείτε ένα μέλλον όπου η αστυνομία διαβάζει συνεχώς τους εγκεφάλους των ανθρώπων και βαθμολογεί τις κοινότητες με βάση τα εγκεφαλικά δεδομένα στο όνομα της πρόληψης κινδύνου. Μπορεί ακόμη και να ρυθμίσει την εγκεφαλική δραστηριότητα ενός πιθανού εγκληματία για να καθυστερήσει ή να μειώσει την πιθανότητα ενός εγκλήματος. Φανταστείτε ότι δεν μπορείτε να ξεφύγετε από αυτόν τον κόσμο επειδή δεν μπορείτε να αποσυνδέσετε τη διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή (brain-computer interface) χωρίς να έχετε αρνητικές επιπτώσεις στον εργασιακό σας χώρο και την κοινωνική σας ζωή. Στο βιογραφικό σας σημείωμα αναφέρετε ότι είστε ενισχυμένος με νευροτεχνολογία (neurotechnology-enchanced). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σας προσέλαβαν. Άλλωστε, κάνατε μεγάλες περικοπές στις ανάγκες σας, ακόμα και στον τομέα της υγείας, για να αποκτήσετε τη συγκεκριμένη αναβάθμιση. Επίσης, η συνάντηση του Σαββατοκύριακου με τους φίλους σας είναι μια εικονική συνάντηση με δραστηριότητες που απαιτούν τη διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή.

    Ένα τέτοιο μέλλον δεν είναι σενάριο ταινίας επιστημονικής φαντασίας αλλά γίνεται πραγματικότητα.

    Τα τελευταία χρόνια, η ανθρωπότητα έχει αρχίσει να ρίχνει φως στο πλέον δυσπρόσιτο και αινιγματικό μέρος του ανθρώπινου σώματος: τον εγκέφαλο. Στον πυρήνα αυτής της συνεχιζόμενης επιστημονικής επανάστασης, βρίσκεται και η νευροτεχνολογία, καθώς είναι αυτή που επιτρέπει την απευθείας σύνδεση με το νευρικό σύστημα για την παρακολούθηση και τη ρύθμιση της νευρικής δραστηριότητας. Η νευροτεχνολογία μας βοηθά να κατανοήσουμε την εγκεφαλική λειτουργία όλων των ειδών και αναμένεται να μας βοηθήσει να βελτιώσουμε τις αισθητηριακές και γνωστικές μας λειτουργίες με τρόπους που δεν θα μπορούσαμε να φανταστούμε στο παρελθόν. Οδηγεί σε εφαρμογές που αλλάζουν τις εκφάνσεις της ζωή μας, από την εργασία και την εκπαίδευση μέχρι την επικοινωνία και την ψυχαγωγία. Στον τομέα της υγείας αναμένονται θαύματα. Πολλές εταιρείες ήδη (όπως η Neurable, η Neuralink, η MindX και η Emotiv) επενδύουν στη νευροτεχνολογία με σημαντικές προόδους σε σχετικές εφαρμογές όπως η νευροπροσθετική (neuroprosthetics), η νευρο-πληκτρολόγηση, οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή υψηλού ρυθμού δεδομένων (high data rate brain-computer interfaces) και το νευρο-παιχνίδι (neurogaming) (Hackl, 2020).

    Ασφαλώς, η ανάλυση του τεράστιου όγκου των πολύπλοκων εγκεφαλικών δεδομένων που η νευροτεχνολογία επεξεργάζεται δεν θα μπορούσε να γίνει μόνο με τα παραδοσιακά υπολογιστικά μέσα. Η μηχανική μάθηση είναι η επιστήμη που αναπτύσσεται παράλληλα και υποστηρίζει αυτήν την επεξεργασία. Η μηχανική μάθηση επιτρέπει στη μηχανή να μαθαίνει και να αυτο-εξελίσσεται (self-evolving) με τη χρήση δεδομένων προς τη βέλτιστη εξυπηρέτηση στόχων. Επιτρέπει τη δημιουργία αυτόνομων συστημάτων και διαδικασιών [1]. Η αυτονόμηση διαφοροποιείται ποιοτικά από την αυτοματοποίηση στο ότι υλοποιεί/εμπεριέχει ένα επιπλέον επίπεδο κίνησης, εκείνο της αυτo-εξέλιξης (Panagopoulos, 2020). Ο ακριβής τρόπος που τα αυτόνομα συστήματα λύνουν τα προβλήματα είναι συνήθως αδύνατον να κατανοηθεί από τους ίδιους τους δημιουργούς τους [2].

    Με τη νευροτεχνολογία επέρχεται η σύζευξη του ανθρώπου με μια ολοένα και πιο αυτόνομη μηχανή. Αυτή η αναδυόμενη σχέση, όπου τα δύο μέρη αναπτύσσονται σε άμεση αλληλεπίδραση, εντείνει τα υφιστάμενα και γεννά νέα ηθικά, φιλοσοφικά και κοινωνικοοικονομικά ζητήματα.

    ΟΙ ΚΙΝΔΥΝΟΙ

    Οι εξελίξεις της τελευταίας δεκαετίας στη διαφήμιση, στην εφαρμοσμένη ψυχολογία και στον κλάδο των μεγαδεδομένων (big-data science) έχουν κάνει ιδιαίτερα αποτελεσματική την προπαγάνδα καθώς και τη χειραγώγηση της κοινής γνώμης. Πολύ πρόσφατα, το σκάνδαλο της Cambridge Analytica ανέδειξε, πως τα δεδομένα των χρηστών στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για στοχευμένες πολιτικές διαφημίσεις (Berghel, 2018). Πολλές έρευνες έχουν καταδείξει την αποτελεσματικότητα τέτοιων πρακτικών (Robertson, 2018). Η διαφήμιση σήμερα χρησιμοποιεί μεγάλο όγκο δεδομένων, ακριβή εργαλεία μέτρησης και τη μηχανική μάθηση για να πετύχει το βέλτιστο αποτέλεσμα. Ακόμα και η ανεπαίσθητη κίνηση των ματιών του χρήστη, χρησιμοποιείται από τους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης, οι οποίοι μπορούν να μαθαίνουν να κεντρίζουν το ενδιαφέρον του (Higgins, Leinenger, & Rayner, 2014). Οι άνθρωποι κατηγοριοποιούνται με βάση το ίχνος που αφήνουν στον κυβερνοχώρο. Στο Facebook, στο WeChat, στο YouTube, στο TikTok, στο LinkedIn και σε άλλα κοινωνικά μέσα, καθώς και σε μηχανές αναζήτησης όπως στη Google, στη Yahoo και στη Baidu οι χρήστες αφήνουν χρήσιμα δεδομένα. Οι πλέον επιτυχημένες διαφημίσεις για τη συγκεκριμένη κατηγορία χρηστών επιλέγονται και προβάλλονται (Zuboff, 2019). Τα μέσα κοινωνικής δικτύωσης, αλλά και πολλά άλλα προϊόντα που αποσκοπούν στο να κρατήσουν δεσμευμένη την προσοχή του χρήστη, χρησιμοποιούν μια σειρά από τεχνικές εφαρμοσμένης ψυχολογίας για το σκοπό αυτό, διαμορφώνοντας τη συμπεριφορά του χρήστη χωρίς αυτό να γίνεται άμεσα αντιληπτό από τον ίδιο (Lindström, 2021). Ο κυβερνοχώρος προσομοιάζει όλο και περισσότερο ένα ψηφιακό «Skinner box» όπου τη θέση των ποντικιών έχουν πάρει οι χρήστες και τη θέση του τυριού έχει πάρει η επόμενη ενδιαφέρουσα ανάρτηση, το επόμενο ενδιαφέρον βίντεο ή κάποια αντίδραση (reaction) (Robertson, 2018). Ο εθισμός στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης έχει ανακύψει ως σημαντικό ζήτημα (Ryan, 2014).Το «Skinner box» συνήθως είναι ένας μικρός θάλαμος, που χρησιμοποιείται για τη διεξαγωγή πειραμάτων συντελεστικής εξαρτημένης μάθησης σε ζώα. Μέσα στον θάλαμο, υπάρχει ένας μοχλός (για αρουραίους) ή ένα κλειδί (για περιστέρια) που μπορεί να χειριστεί το ζώο και να αποκτήσει τροφή ή νερό. Η τροφή ή το νερό δρουν ως επιθυμητό ερέθισμα που οδηγεί στην επανάληψή της συμπεριφοράς και στην μάθηση.Η νευροτεχνολογία μπορεί να ενισχύσει τη διαφήμιση και την εφαρμοσμένη ψυχολογία και επομένως, την προπαγάνδα και τη χειραγώγηση. Η χρήση των δεδομένων εγκεφαλικής δραστηριότητας θα επιτρέψει στους αλγόριθμους της μηχανικής μάθησης να ανακαλύψουν το βέλτιστο τρόπο ώστε να επηρεάζουν το κοινό (Skriabin et al., 2021). Για παράδειγμα,  θα μπορούν να ανιχνεύσουν ποιες εικόνες και ήχοι πυροδοτούν συγκεκριμένα συναισθήματα ή αναμνήσεις. Το ίχνος που οι χρήστες νευροτεχνολογίας θα αφήνουν στον κυβερνοχώρο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βέλτιστη κατηγοριοποίησή τους και την επιλογή των πλέον στοχευμένων μηνυμάτων. Πολλές εταιρείες, ήδη, προσφέρουν υπηρεσίες «neuromarketing», με χρήση εφαρμογών νευροτεχνολογίας [3]. Άνθρωποι, που δεν είναι ενημερωμένοι και δεν έχουν αναπτύξει άμυνες, μπορεί να γίνουν, χωρίς να το συνειδητοποιούν, θύματα και θύτες σε ένα παιχνίδι εξουσίας και εκμετάλλευσης.

    Τα τελευταία χρόνια, οι εξελίξεις στην μηχανική μάθηση και στον κλάδο των μεγαδεδομένων έχουν φέρει αλλαγές στο χώρο της διακυβέρνησης και της αστυνόμευσης και έχουν γεννήσει ηθικά και κοινωνικοοικονομικά ζητήματα. Πρόσφατα, η σύμπραξη γνωστής εταιρίας έξυπνων κουδουνιών με αστυνομικά τμήματα στις ΗΠΑ, για τη χρήση των συσκευών και την επίβλεψη του χώρου, έχει γεννήσει ζητήματα υπέρμετρης επιτήρησης και παραβίασης των προσωπικών δεδομένων (Harwell, 2019). Το ίδιο ισχύει για την τεχνολογία αναγνώρισης προσώπου και τη χρήση της από τις αστυνομικές αρχές (Conger, Fausset & Kovaleski, 2019). Μόλις πριν ένα χρόνο, η μηχανική μάθηση κατάφερε να αναγνωρίσει τις πολιτικές πεποιθήσεις ανθρώπων, από απλές καθημερινές φωτογραφίες τους, με μεγάλη ακρίβεια (Kosinski, 2021). Στην Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας, το σύστημα κοινωνικών πόντων (social credit system), επεκτείνει το σύστημα πόντων πιστοληπτικής ικανότητας (credit score system), ώστε οι εταιρίες, οι κρατικοί φορείς και οι πολίτες να επιτηρούνται και να αξιολογούνται σε σχέση με την αξιοπιστία τους. Πέρα από τα οφέλη, το σύστημα αυτό έχει γεννήσει ανησυχίες (Donnelly, 2022). Οι αποκαλύψεις του πρώην συνεργάτη της εθνικής υπηρεσίας ασφαλείας των ΗΠΑ Έντουαρντ Τζόζεφ Σνόουντεν, σχετικά με μια σειρά από μυστικές συμφωνίες και προγράμματα χωρών όπως οι ΗΠΑ, η Μεγάλη Βρετανία, ο Καναδάς και η Νέα Ζηλανδία, για τη μαζική παρακολούθηση πολιτών, έχουν προκαλέσει αντιδράσεις (Pfluke, 2019).

    Με τη βοήθεια της νευροτεχνολογίας, οι παραπάνω λειτουργίες μπορούν δυνητικά να λάβουν τη μορφή νευρο-επιτήρησης και συμμόρφωσης, ή και νευρο-συμμόρφωσης σε ένα δυστοπικό σενάριο, στο πλαίσιο μιας αυτόνομης ή ημιαυτόνομης κυβερνοκρατικής (cyberstate) οντότητας. Σε περιοχές με έντονα συστημικά προβλήματα, οι συνέπειες μπορεί να είναι καταστροφικές. Όπου τα ανθρώπινα δικαιώματα καταπατώνται, οι πολίτες μπορεί να παίζουν το ρόλο του πειραματόζωου.

    Η επενέργεια στην εγκεφαλική δραστηριότητα μέσω συσκευών νευροτεχνολογίας εγείρει ζητήματα ταυτότητας και αυτενέργειας του ατόμου. Το ζήτημα της ταυτότητας του ατόμου τίθεται σε νέα βάση, πυροδοτώντας θερμό διάλογο. (Η προβληματική είναι γνωστή στην Αγγλική βιβλιογραφία ως «identity and neuroethics» (Roskies, 2016)). Η εγκεφαλική λειτουργία είναι θεμελιωδώς συνδεδεμένη με την έννοια της ταυτότητας του ατόμου. Σε πλείστες χώρες, ο εγκεφαλικός θάνατος χρησιμοποιείται ως δείκτης νομικού θανάτου (Chandler, Harrel & Potkonjak, 2019).

    Οι συσκευές νευροτεχνολογίας που ρυθμίζουν την εγκεφαλική δραστηριότητα, έχουν δώσει ενδείξεις πως προκαλούν παρελκόμενες μεταβολές στα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας. Για παράδειγμα, τα εμφυτεύματα βαθιάς εγκεφαλικής διέγερσης τα οποία χρησιμοποιούνται στην αντιμετώπιση καταστάσεων υγείας, όπως η νόσος του Πάρκινσον, έχουν κατηγορηθεί πως προκαλούν αύξηση της παρορμητικότητας (Pham et al., 2015). Τέτοιες παρατηρήσεις, με τη σειρά τους, έχουν εγείρει ανησυχίες σχετικά με τη νομική ευθύνη στην ατυχή περίπτωση παράνομων πράξεων. Οι ομάδες και οι κοινότητες που υφίστανται ήδη διακρίσεις θα δυσκολευτούν πιθανόν να αποδείξουν τη νευροτεχνολογία ως παράγοντα που μπορεί να έχει συμβάλλει σε τέτοια εγκλήματα. Φυσικά, κανείς δεν μπορεί να αποκλείσει και την περίπτωση χακαρίσματος συσκευών νευροτεχνολογίας στο μέλλον. Οι ασθενέστεροι οικονομικά και οι μη επιδοτούμενοι ενδέχεται να μην έχουν πρόσβαση στις τελευταίες και πλέον θωρακισμένες τεχνολογίες.

    Γενικότερα, η μη ισότιμη πρόσβαση στα προϊόντα και στις εξελίξεις της νευροτεχνολογίας θα διευρύνει το χάσμα πλούσιων και φτωχών σε παγκόσμιο και σε τοπικό επίπεδο. Η παύση κάποιας εφαρμογής νευροτεχνολογίας, λόγω βλάβης, κλοπής ή ακόμα και λήξης της συνδρομής, θα εκλαμβάνεται ως απώλεια μέρους της λειτουργίας του σώματος, με πολυδιάστατες επιπτώσεις για το άτομο. Πρόσφατα, γνωστή εταιρία νευροτεχνολογίας σταμάτησε να κατασκευάζει και να υποστηρίζει προϊόντα βιονικής όρασης τα οποία είχαν βελτιώσει τη ζωή σε πολλούς ανθρώπους. Άνθρωποι που βρέθηκαν ξανά στο σκοτάδι προσπάθησαν να επισκευάσουν μόνοι τους τις συσκευές με μεταχειρισμένα κομμάτια που προμηθεύτηκαν από το διαδίκτυο (Strickland, 2022). Η βέλτιστη χρήση των απαιτητικότερων εφαρμογών της νευροτεχνολογίας μπορεί να επιτυγχάνεται με τη συνεργασία εύπλαστων εγκεφάλων. Ενήλικες που δεν είχαν την τύχη να έχουν πρόσβαση σε αυτές τις εφαρμογές στην νεαρή τους ηλικία είναι πιθανόν να μην μπορούν να αποδώσουν τα βέλτιστα.

    Οι εφαρμογές της νευροτεχνολογίας θα υιοθετούνται με ενθουσιασμό και άμεσα από αυτούς που μπορούν να τις αγοράσουν και να βελτιώνουν τις δυνατότητές τους [4]. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε άκριτη αποδοχή και υιοθέτηση. Σε αντιδιαστολή με τα περισσότερα ανταγωνιστικά αθλήματα, όπου οι κανονισμοί απαγορεύουν τη χρήση βελτιωτικών απόδοσης, δεν γίνεται το ίδιο για τον άνθρωπο γενικότερα που κινείται στον εργασιακό και κοινωνικό χώρο. Η καλύτερη του έκδοση, με τη βοήθεια της νευροτεχνολογίας, θα είναι και η πλέον ανταγωνιστική (Cinel, Valeriani & Poli, 2019). Τα λεγόμενα φάρμακα βελτίωσης της γνωστικής λειτουργίας (cognition-enhancing drugs) έχουν ήδη κατακτήσει τις πλέον ανταγωνιστικές εργασιακές θέσεις.

    Αξίζει εδώ να αναφερθεί πως από την εξερεύνηση του διαστήματος μέχρι την ιατρική έρευνα, η ανθρωπότητα χρωστάει πολλά στους τετράποδους φίλους της. Λόγω της πολυπλοκότητας του εγκεφάλου τους η έρευνα στη νευροτεχνολογία πολλές φορές απαιτεί τη χρήση πρωτευόντων θηλαστικών (εκτός του ανθρώπου) ως πειραματόζωα. Τα ηθικά όρια αυτής της έρευνας διχάζουν την κοινή γνώμη και την επιστημονική κοινότητα [5].ΤΟ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΣΗΜΕΡΑ

    Η νευροτεχνολογία θα επηρεάσει την κοινωνία παγκόσμια και ριζικά, ωστόσο δεν υπάρχει σχεδόν κανένα ρυθμιστικό πλαίσιο (Cocito & Hert, 2021). Το Άρθρο 18 του Διεθνούς Συμφώνου για τα Ατομικά και Πολιτικά Δικαιώματα ορίζει ότι “κάθε πρόσωπο έχει δικαίωμα στην ελευθερία σκέψης, συνείδησης και θρησκείας. Αυτό το δικαίωμα περιλαμβάνει την ελευθερία να αλλάζει τη θρησκεία του και τις πεποιθήσεις του και την ελευθερία να εκδηλώνει τη θρησκεία ή την πεποίθησή του, ατομικά ή από κοινού με άλλους, δημόσια ή ιδιωτικά μέσω της λατρείας, πράξεων ιεροτελεστίας, πρακτικής και διδασκαλίας” (UN General Assembly 1948). Ωστόσο, αυτή η διακήρυξη δεν αναφέρεται στην νευροτεχνολογία. Σε επίπεδο κρατών, η Χιλή αποτελεί εξαίρεση, καθώς έγινε πρόσφατα η πρώτη και μοναδική χώρα στο κόσμο που ψήφισε νομοθεσία για τη ρύθμιση της χρήσης της νευροτεχνολογίας (Strickland & Gallucci, 2022). Το νομικό πλαίσιο για τη χρήση πρωτευόντων θηλαστικών και γενικότερα των ζώων ως πειραματόζωα στην έρευνα της νευροτεχνολογίας είναι ελλιπές σε διεθνές επίπεδο (Johnson et al., 2020)

    Όσο η νευροτεχνολογία θα αναπτύσσεται οι εφαρμογές της θα απαιτούν έναν όλο και μεγαλύτερο όγκο δεδομένων, περισσότερη υπολογιστική ισχύ και πόρους, και πιθανότατα μεγαλύτερο αριθμό χρηστών. Ο τομέας ενδέχεται να υποπέσει στην οικονομική παγίδα που αφορά συνήθως τον τεχνολογικό τομέα: ο νικητής τα παίρνει όλα. Έτσι μπορεί να μετασχηματιστεί σε “τεχνο-φυσικο” ολιγοπώλιο ή μονοπώλιο. Οι εταιρίες νευροτεχνολογίας δεν μπορούν να αφεθούν να ορίσουν ανεξέλεγκτα το πλαίσιο υιοθέτησης της τεχνολογίας αυτής.

    ΕΠΙΛΟΓΟΣ

    Βρισκόμαστε στη μέση ενός συνεχιζόμενου θεμελιώδους τεχνολογικού μετασχηματισμού με την ανάδυση μιας αυτόνομης οντότητας που βασίζεται πάνω σε έναν όλο και πιο ουσιωδώς συνδεδεμένο (integrated) και αυτοματοποιημένο κόσμο. Το θέμα αναλύετε διεξοδικά στην βιντεοσκοπημένη παρουσίαση: Η άνοδος της ευφυούς παραγωγής (RIPCON) (Panagopoulos, 2020). Ιδιαίτερα μετά την πρώτη βιομηχανική επανάσταση η τεχνολογική πρόοδος βαίνει επιταχυνόμενη. Οι πανδημίες, οι καταστροφές και τα έντονα φυσικά γεγονότα συνήθως λειτουργούν ως επιταχυντές της κοινωνικής αλλαγής (βλ. το τέλος της εποχής των παγετώνων και τη νεολιθική επανάσταση, την κρίση του δέκατου τέταρτου αιώνα και την πτώση της φεουδαρχίας). Η τρέχουσα πανδημία έχει ήδη λειτουργήσει ως επιταχυντική δύναμη του τεχνολογικού μετασχηματισμού (McKinsey and Company, 2020). Η ευρεία υιοθέτηση της νευροτεχνολογίας είναι μάλλον πιο κοντά από ό,τι μπορεί να νομίζει κανείς.

    Λέγεται ότι μετά την πρώτη βιομηχανική επανάσταση, ο άνθρωπος έγινε κομμάτι της μηχανής (Marx, K.,1977). Η μηχανή σήμερα γίνεται μια όλο και περισσότερο αυτόνομη οντότητα (βλ. μηχανική μάθηση, αυτόνομη παραγωγή, αυτόνομα όπλα [6] ). Με τη βοήθεια της νευροτεχνολογίας επιτυγχάνεται η σύζευξη του ανθρώπου με μια αυτόνομη μηχανή. Αυτή η κορύφωση στη σχέση ανθρώπου-μηχανής εγείρει σημαντικά ζητήματα και ερωτήματα σχετικά με τις προοπτικές της ανθρωπότητας στον εικοστό πρώτο αιώνα.

    Ευχαριστούμε θερμά την Πηνελόπη Κουλούρη για τις επισημάνσεις και τα σχόλια.[1] Μια σειρά από εφαρμογές, που έχουν κατακτήσει τη ζωή μας τα τελευταία χρόνια, βασίζονται στην εφαρμογή της μηχανικής μάθησης όπως είναι η αυτόνομη οδήγηση, η αναγνώριση προσώπων, τα έξυπνα συστήματα συστάσεων (intelligent recommendation systems) και τα «deepfake» βίντεο.

    [2] Ο ερευνητικός κλάδος της εξηγήσιμης τεχνητής νοημοσύνης (explainable artificial intelligence) στοχεύει στην ανάπτυξη μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης που ο άνθρωπος μπορεί να προσπελάσει την λογική πίσω από τις αποφάσεις του μοντέλου (Gunning, et al., 2019). Προς το παρόν, αυτό φαίνεται να είναι δύσκολο διατηρώντας την υπολογιστική δυνατότητα των μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης.

    [3] Η εταιρία-κολοσσός της έρευνας αγοράς Nielsen έχει δημιουργήσει τμήμα νευροεπιστήμης καταναλωτών ήδη από το 2015.

    [4] To φιλοσοφικό ρεύμα του τρανσουμανισμού «transhumanism» (γνωστό και ως διανθρωπισμός) (Bostrom, 2005) υποστηρίζει την εποικοδομητική συνένωση του ανθρώπου με την μηχανή. Στο πλαίσιο αυτού του ρεύματος έχει επίσης υποστηριχτεί ότι αυτή η συνένωση θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποφυγή της κυριαρχίας της μηχανής πάνω στον άνθρωπο, σε ένα υποθετικό σενάριο όπου η μηχανή βελτιώνει τον εαυτό της ανεξέλεγκτα (τεχνολογική ιδιομορφία ή μοναδικότητα «technological singularity») (Good, 1966).

    [5] Πρόσφατα, το πανεπιστήμιο του UC Davis και η εταιρία Nuralink κατηγορήθηκαν για αδικαιολόγητο και αλόγιστο βασανισμό μαϊμούδων που οδήγησε στο θάνατό τους κατά τη διάρκεια πειραμάτων για την ανάπτυξη συσκευών διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή (Hamilton, 2022).

    [6]Ακαδημαϊκοί στο χώρο της τεχνητής νοημοσύνης, προσωπικότητες και οργανισμοί, όπως η Διεθνής Επιτροπή του Ερυθρού Σταυρού, διεκδικούν τη θέσπισης διεθνούς δεσμευτικού πλαισίου που ρυθμίζει την εφαρμογή και χρήση της τεχνολογίας των αυτόνομων όπλων. Ο αναγνώστης μπορεί να ενημερωθεί για το θέμα αυτό στην προσωπική ιστοσελίδα του καθηγητή τεχνητής νοημοσύνης στο Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ στην Καλιφόρνια, Stuart Russell καθώς και στην ιστοσελίδα \autonomousweapons.org.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Berghel, H. 2018.  Malice domestic: The Cambridge analytica dystopia. Computer, 51(5), p.84. http://dx.doi.org/10.1109/MC.2018.2381135.

    Bostrom, N., 2005. A history of transhumanist thought. Journal of evolution and technology 14, no. 1. https://doi.org/10.1093/notesj/gjv080.

    Chandler, J. A., Harr, Ν., and Potkonjak, T., 2019. Neurolaw today—A systematic review of the recent law and neuroscience literature. International Journal of Law and Psychiatry, 15, 101341. https://doi.org/10.1016/j.ijlp.2018.04.002

    Cinel, C., Valeriani, D., and Poli, R., 2019. Neurotechnologies for human cognitive augmentation: current state of the art and future prospects. Frontiers in human neuroscience, 13, p.1. https://doi.org/10.3389/fnhum.2019.00013

    Cocito, C., and De Hert, P., 2021. United Nations: AI can pose risks to human rights and privacy. Privacy Laws & Business: International Reports, 174, p.13. http://www.privacylaws.com/int174unai.

    Conger, K., Fausset, R., and Kovaleski, S. F., 2019. San Francisco Bans Facial Recognition Technology. https://www.google.com/amp/s/www.nytimes.com/2019/05/14/us/facial-recognition-ban-san-francisco.amp.html.

    Donnelly, D., 2022. https://nhglobalpartners.com/china-social-credit-system-explained/.

    Good, I. J., 1966. Speculations concerning the first ultraintelligent machine. Advances in computers, 6, p. 31. https://doi.org/10.1016/S0065-2458(08)60418-0.

    Gunning, D., Stefik, M., Choi, J., TMiller, T., Stumpf, S., and Yang, G.-Z., 2019. XAI—Explainable artificial intelligence. Science Robotics, 4, no. 37. DOI: 10.1126/scirobotics.aay7120.

    Hackl, C., 2020. Meet 10 Companies Working On Reading Your Thoughts (And Even Those Of Your Pets). https://www.forbes.com/sites/cathyhackl/2020/06/21/meet-10-companies-working-on-reading-your-thoughts-and-even-those-of-your-pets/?sh=51.

    Hamilton, I., A., 2022. Animal-rights group says monkeys used in experiments for Elon Musk’s Neuralink were subjected to ‘extreme suffering. https://www.businessinsider.com/elon-musk-neuralink-experiments-monkeys-extreme-suffering-animal-rights-group-2022-2.

    Harwell, D., 2019. Doorbell-camera firm Ring has partnered with 400 police forces, extending surveillance concerns. https://www.washingtonpost.com/technology/2019/08/28/doorbell-camera-firm-ring-has-partnered-with-police-forces-extending-surveillance-reach/.

    Higgins, E., Leinenger, M., and Rayner, K., 2014. Eye movements when viewing advertisements. Frontiers in psychology, 5, p. 210. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2014.00210

    Johnson, L., Syd, M., Fenton, A., Shriver, A., 2020. Neuroethics and Nonhuman Animals. Springer International Publishing. https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/47110.

    Kosinski, M., 2021. Facial recognition technology can expose political orientation from naturalistic facial images. Scientific Reports, 11, no. 1,  p. 1. https://www.nature.com/articles/s41598-020-79310-1.

    Lindström, B., 2021. Social media as a modern-day Skinner Box? https://go.nature.com/3suSMpg 

    Marx, Karl. 1977. Capital: A Critique of Political Economy, Volume One. New York: Vintage Books.

    McKinsey & Company, 2020. How COVID-19 has pushed companies over the technology tipping point—and transformed business forever. https://www.mckinsey.com/business-functions/strategy-and-corporate-finance/our-insights/how-covid-19-has-pushed-companies-over-the-technology-tipping-point-and-transformed-business-forever.

    Mitchell, A., S., Hartig, R., A. Basso, M., A., Jarrett, W., Kastner, S., and Poirier, C., 2021. International primate neuroscience research regulation, public engagement and transparency opportunities. Neuroimage, 229, 117700. doi:https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117700.

    Panagopoulos, T., 2020. The Rise of Intelligent Production: COVID-19 as an Accelerator? https://www.youtube.com/watch?v=0uL2VAXA8Wk&t

    Pfluke, C., 2019. A history of the five eyes alliance: possibility for reform and additions. Comparative Strategy 38(4), p. 302. doi:http://dx.doi.org/10.1080/01495933.2019.1633186.

    Pham, U., Solbakk, A.-K., Skogseid, I.-M., Toft, M., Pripp, A., H.,  Konglund, A., E., and Stein Andersson, S., 2015. Personality changes after deep brain stimulation in Parkinson’s disease. Parkinson’s Disease. https://doi.org/10.1155/2015/490507.

    Robertson, R., E., 2018. The 21st Century Skinner Box. https://behavioralscientist.org/21st-century-skinner-box/.

    Roskies, A., 2016. Neuroethics. https://plato.stanford.edu/entries/neuroethics/.

    Ryan, T., Chester, A., John Reece, and Sophia Xenos. 2014. The uses and abuses of Facebook: A review of Facebook addiction. Journal of behavioral addictions 3, no. 3, p. 133. doi:https://dx.doi.org/10.1556%2FJBA.3.2014.016.

    Skriabin, O., M., Sanakoiev, D., B., Sanakoieva, N., D., Berezenko, V., V., and Liubchenko, Y., V., 2021. Neurotechnologies in the advertising industry: Legal and ethical aspects. Innovative Marketing, 17, no. 2, p. 189. http://dx.doi.org/10.21511/im.17(2).2021.17.

    Strickland, E., and M Gallucci. 2022. First Win for the Neurorights Campaign: Chile plans to regulate all neurotech and ban the sale of brain data. IEEE Spectrum, 59 (1), p.26. https://doi.org/10.1109/MSPEC.2022.9676352.

    Strickland, E., 2022. Their Bionic Eyes Are Now Obsolete and Unsupported. https://spectrum.ieee.org/bionic-eye-obsolete.

    UN General Assembly, 1948. Universal declaration of human rights. UN General Assembly 302, no. 2, p.14.

    Zuboff, S., 2019. The Age of Surveillance Capitalism. London, England: Profile Books.
    Ο Αθανάσιος Άρης (Θάνος) Παναγόπουλος είναι μέλος της συντακτικής ομάδας του InScience.Η Χανάγιο Όγια (email: hanayo.oya@gmail.com) είναι δημοσιογράφος, σκηνοθέτης ντοκιμαντέρ και ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο Γουασέντα της Ιαπωνίας. Βασική επιδίωξη της είναι να χρησιμοποιεί τη δύναμη του ρεπορτάζ για να ρίχνει φως στις ιστορίες των πιο ευάλωτων μελών της κοινωνίας μας, ιδίως των θυμάτων πολέμου. Η Όγια έχει κερδίσει πολυάριθμα βραβεία μεταξύ των οποίων και το σημαντικότερο βραβείο ντοκιμαντέρ της Ιαπωνίας. Τα ντοκιμαντέρ της έχουν προβληθεί σε εξέχοντα διεθνή κινηματογραφικά φεστιβάλ, όπως το Διεθνές Φεστιβάλ Κινηματογράφου του Μπουσάν, το μεγαλύτερο κινηματογραφικό φεστιβάλ στην Ασία. Εκτός από το ρεπορτάζ, η Όγια έχει πάθος με την διδασκαλία της δημοσιογραφίας. Έχει εκπαιδεύσει πολλούς δημοσιογράφους σε διάφορες χώρες και σε πολυποίκιλα ακαδημαϊκά περιβάλλοντα.

  • Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things)

    Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things)

    ΔτΠ: Η προοπτική, τα βασικά αρχιτεκτονικά στοιχεία, και οι μέλλουσες κατευθύνσεις (Gubbi et al., 2013)Το παρόν άρθρο αποτελεί μία εισαγωγή στο λεγόμενο Διαδίκτυο των Πραγμάτων (ΔτΠ, Internet of Things, IoT), το οποίο είναι ένας από τους τομείς που στην Ελλάδα μπορεί να προσφέρει σημαντικά οφέλη, και σε συνδυασμό με την τεχνολογία 5G, μπορεί να συνεισφέρει στο ψηφιακό μετασχηματισμό της χώρας. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται οι λύσεις που μπορεί να προσφέρει το ΔτΠ στους τομείς της Ιατρικής, των Έξυπνων Κτιρίων, της διακυβέρνησης και διοίκησης, καθώς και στον αγροτικό τομέα και στις καλλιέργειες. Επιπλέον σκιαγραφούνται και τα όποια προβλήματα και επιφυλάξεις εμφανίζονται κατά τη χρήση των τεχνολογιών αυτών.

    «Εάν νομίζετε ότι το διαδίκτυο άλλαξε τη ζωή σας, σκεφτείτε το ξανά. Το ΔτΠ είναι έτοιμο να την αλλάξει ξανά!» – Μπρένταν Ο’ Μπράιν, Επικεφαλής Μηχανικός και Συνιδρυτής, «Aria Systems»

    Μία από τις κυρίαρχες τεχνολογίες παγκοσμίως σήμερα είναι το ονομαζόμενο Διαδίκτυο των Πραγμάτων, ΔτΠ (Internet of Things, IoT). Σε αυτόν τον όρο εμπεριέχονται πολύ διαφορετικές συσκευές και προσεγγίσεις, ενώ δεν είναι σαφή τα όρια και ο τρόπος ή τα κριτήρια ένταξης στον όρο αυτό μίας συσκευής ή της όποιας τεχνολογίας. Κάτω από αυτήν τη γενική περιγραφή-ομπρέλα, εμπεριέχονται μικρές ηλεκτρονικές συσκευές που επιτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες, όπως για παράδειγμα ο θερμοστάτης που επικοινωνεί ασύρματα, ο ανιχνευτής επικίνδυνων αερίων, ο ασύρματος αισθητήρας στα παράθυρα, η κάμερα που ενεργοποιείται με την κίνηση, η τεχνολογία ανέπαφων πληρωμών, αλλά και τα ίδια τα έξυπνα τηλέφωνα που τις εμπεριέχουν. Αυτές οι συσκευές προσφέρουν μία σειρά από καινοτόμες υπηρεσίες και χαρακτηριστικά, ενώ παρατηρείται παγκοσμίως μία άνθηση σε προσφορά νέων λύσεων και υπηρεσιών σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης ζωής. Παράλληλα, οι συσκευές αυτές, ούσες μικρές, χαμηλού κόστους, και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, συνεισφέρουν σημαντικά στην πράσινη ανάπτυξη και στην υλοποίηση λύσεων φιλικών με το περιβάλλον και μείωσης κατανάλωσης ρύπων όπως περιγράφονται από την Ευρωπαϊκή Ένωση στην «Ευρωπαϊκή Πράσινη Συμφωνία» (Πηγή: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EL/TXT/HTML/?uri=CELEX:52019DC0640&from=EN).

    Πιο συγκεκριμένα, το ΔτΠ απαρτίζεται από ετερογενείς και συνήθως χαμηλού κόστους αισθητήρες (sensors), ενεργοποιητές (actuators), αντικείμενα, καθώς και συσκευές περιορισμένων πόρων και δυνατοτήτων (constrained devices), συνήθως διασκορπισμένες σε μεγάλες αστικές και αγροτικές εκτάσεις. Οι συσκευές αυτές έχουν δυνατότητες μεταξύ τους δικτύωσης, και μπορούν να συνδεθούν και να αλληλοεπιδράσουν μεταξύ τους αλλά και με τους τελικούς χρήστες, τόσο μέσω του διαδικτύου (Internet), αλλά και σε τοπικό επίπεδο και εσωτερικά δίκτυα (Local Area Networks, LAN). Μία συνολική αποτύπωση της τρέχουσας, αλλά και της μελλοντικής κατάστασης στο ΔτΠ παρουσιάζεται στο (Gubbi et al, 2013).

    Κάποιες από τις κύριες δυνατότητες αυτών των συσκευών, είναι: 1) η παρατεταμένη διάρκεια αυτόνομης λειτουργίας, όπως επί παραδείγματι με (επαναφορτιζόμενες) μπαταρίες, που σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να φτάσει σε δέκα ή παραπάνω χρόνια, 2) η λειτουργία κάτω από δύσκολες και οριακές συνθήκες, όπως αυτές που κυριαρχούν σε ορυχεία, ωκεανούς, σε υγρά και θερμά περιβάλλοντα και αλλού, και 3) οι διαφορετικοί τρόποι αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον, για παράδειγμα αισθητήρες θερμοκρασίας, πίεσης, καταγραφής στάθμης αερίων (π.χ. οξυγόνο, επικίνδυνα αέρια), ένταση φωτός, ήχων, κτλ.Εικόνα 1: Παρακολούθηση του ταξιδιού μίας ομάδας γερακιών από την Μαδαγασκάρη στην Ελλάδα. Πηγή: http://www.lifefalcoeleonorae.gr/Η σύνδεση και η αλληλεπίδραση με το διαδίκτυο προσφέρει αναρίθμητες εφαρμογές και λειτουργίες, όπως για παράδειγμα η παρακολούθηση των συνηθειών αγρίων ζώων και πτηνών (Εικ. 1), αλλά και τα έξυπνα εμφυτεύματα δοντιών (Tseng et al., 2018) που μπορούν να καταγράψουν συνήθειες του ανθρώπου που τα φέρει (Εικ. 2), ή το «έξυπνο» κουδούνι, στο οποίο ο ιδιοκτήτης, που μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε στον πλανήτη, βλέπει μέσω της ενσωματωμένης κάμερας σε πραγματικό χρόνο στο κινητό του τηλέφωνο τι συμβαίνει έξω από την πόρτα, και μπορεί να επικοινωνήσει με τον επισκέπτη (Εικ. 3).Εικόνα 2: Συσκευή παρακολούθησης διατροφικών συνηθειών. Η αποστολή των δεδομένων γίνεται ασύρματα.Εικόνα 3: Ένα από τα πολλά έξυπνα κουδούνια που κυκλοφορούν στην αγορά, σε πολύ προσιτές τιμές.(Πηγή εδώ)Το ΔτΠ είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την τεχνολογία 5G που ήδη έχει γίνει πραγματικότητα σε μεγάλα τμήματα των δικτύων κινητής τηλεφωνίας, ειδικά στον αστικό ιστό.  Τα μεγάλα οφέλη και πλεονεκτήματα που φέρνει το 5G μπορούν πραγματικά να φέρουν επανάσταση στην καθημερινή μας ζωή, επιτυγχάνοντας πολύ χαμηλή καθυστέρηση  (latency) στο δίκτυο, μεγαλύτερη χωρητικότητα (capacity) και υψηλότερο εύρος ζώνης (bandwidth). Σε συνδυασμό με το πρωτόκολλο διευθυνσιοδότησης IPv6 το οποίο παρέχει τη δυνατότητα σύνδεσης στο διαδίκτυο δισεκατομμυρίων συσκευών με μία μοναδική για κάθε συσκευή παγκόσμια διεύθυνση, μπορεί να παράσχει μία σειρά από καινοτόμες υπηρεσίες και δυνατότητες όπως η τηλεϊατρική, η τηλεργασία, και η υλοποίηση λύσεων έξυπνων πόλεων και αυτόνομων οχημάτων και μη επανδρωμένων πτητικών συσκευών (drones).

    Είναι αναμφισβήτητο ότι αυτά τα πλεονεκτήματα θα επιφέρουν μεγάλες αλλαγές και βελτιώσεις στον τρόπο που οι άνθρωποι σε όλο τον πλανήτη αλληλοεπιδρούν, εργάζονται, και ψυχαγωγούνται. Το βασικό όχημα για αυτές τις βελτιώσεις και τις επερχόμενες καινοτομίες είναι το ΔτΠ και οι απεριόριστες εφαρμογές του. Για παράδειγμα, σε απομακρυσμένες και δυσπρόσιτες περιοχές, έχουμε τη δυνατότητα να προσφέρουμε μία σειρά από υπηρεσίες που θα καταφέρουν όχι μόνο να διατηρήσουν τον υπάρχοντα πληθυσμό, αλλά ίσως να προσελκύσουν και τους λεγόμενους «ψηφιακούς νομάδες» (digital nomads), ανθρώπους που έχουν τη δυνατότητα να εργάζονται απομακρυσμένα (τηλε-εργασία), αλλά χρειάζονται σοβαρές ψηφιακές υποδομές για αυτό.

    Ο άλλος μεγάλος επιστημονικός τομέας που μπορεί να προσφέρει καινοτόμα προϊόντα και υπηρεσίες σε συνδυασμό με το ΔτΠ, είναι η Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ), (Artificial Intelligence, AI), και η Μηχανική Μάθηση (ΜΜ), (Machine Learning, ML). Όσο πιο προσιτή και διαθέσιμη γίνεται η υπολογιστική ισχύς, ειδικά μέσω του υπολογιστικού νέφους (cloud computing), οι δύο αυτές συχνά επικαλυπτόμενες τεχνολογίες, θα εδραιώνονται παντού γύρω μας. Αποτέλεσμα αυτών των ώριμων πλέον τεχνολογιών, είναι για παράδειγμα τα αυτοματοποιημένα τηλεφωνικά κέντρα, με τα οποία ο χρήστης επικοινωνεί με φωνητικές εντολές, ή τα λεγόμενα bots, τα οποία απαντούν σε αντίστοιχες γραπτές επικοινωνίες μέσω ανταλλαγής μηνυμάτων (chat) σε πολλές ιστοσελίδες.Τομείς του ΔτΠ που θα γνωρίσουν άνθηση στην Ελλάδα τα επόμενα χρόνια

    Θα αναφερθούμε τώρα, εν συντομία, σε μια σειρά από τεχνολογίες ΔτΠ που θα γνωρίσουν άνθηση στην Ελλάδα στο άμεσο μέλλον.

    1. Προληπτική και διαγνωστική Ιατρική

    Ήδη εμφανίζονται συνεχώς νέες εταιρείες τεχνοβλαστοί (spinoffs), και εφαρμοσμένης έρευνας, πολλές φορές σε συνεργασία με πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα, οι οποίες καταγράφουν πολύ υψηλά ποσοστά ορθής αναγνώρισης ασθενειών σε ακτινογραφίες, μαγνητικές ή αξονικές τομογραφίες (Aggarwal et al., 2021), με πιο ακριβείς διαγνώσεις ακόμη και από ανθρώπινο ιατρικό προσωπικό (Ciritsis et al., 2019). Ως παράδειγμα αναφέρεται η «Αειφορία» (Πηγή: https://www.aiforia.com/), εταιρεία που εξειδικεύεται στην ανάγνωση ψηφιακών εικόνων όπως μαγνητικές, αξονικές τομογραφίες, κτλ., και στην εξαγωγή συμπερασμάτων, διαγνώσεων και αποφάσεων.

    Σε συνδυασμό με το ΔτΠ, σε λίγα χρόνια, πολλές εξετάσεις σε μικροβιολογικά εργαστήρια θα αυτοματοποιηθούν πλήρως μέσω έξυπνων συσκευών εξαγωγής δείγματος και αυτόματου ελέγχου για γρήγορα αποτελέσματα (Πηγή: https://brolis-sensor.com/). Ως αποτέλεσμα, το ιατρικό προσωπικό, το κόστος και ο χρόνος αναμονής θα μειωθούν, ενώ στο εγγύς μέλλον αρκετές εξετάσεις ρουτίνας θα μπορούν να γίνονται στο σπίτι, ή σε περισσότερα φιλόξενα περιβάλλοντα (π.χ., γηροκομείο), μέσα από την παρακολούθηση καθημερινών σωματικών λειτουργιών, όπως έχει συμβεί με την έξυπνη τουαλέτα του πανεπιστημίου του Στάνφορντ, που αναγνωρίζει και ταυτοποιεί τον χρήστη (Εικ. 4) (Πηγή: https://med.stanford.edu/news/all-news/2020/04/smart-toilet-monitors-for-signs-of-disease.html)Εικόνα 4: Η έξυπνη τουαλέτα αναγνωρίζει το χρήστη και παρακολουθεί βιολογικές λειτουργίες σε πραγματικό χρόνοΜία σειρά από ασθένειες μπορούν να παρακολουθούνται από τέτοιες φορητές συσκευές, όπως η στάθμη γλυκόζης στο αίμα (διαβήτης), η πρόγνωση καρδιακού ή εγκεφαλικού επεισοδίου, καρδιακές αρρυθμίες, η παρακολούθηση νεφρικής ανεπάρκειας, η παρακολούθηση ύπνου, ακόμη και έγκαιρη πρόγνωση Αλτσχάιμερ. Ειδικά στην Ελλάδα των πολλών νησιών και ακριτικών-δυσπρόσιτων περιοχών, η εφαρμογή τέτοιων λύσεων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα των προσφερόμενων ιατρικών υπηρεσιών. Μία πρόσφατη επισκόπηση της κατάστασης στο λεγόμενο ΔτΠ Υγείας (Health IoT ή ΗΙοΤ) παρατίθεται στο (Pradhan et al., 2021).

    2. Έξυπνα Κτίρια

    Οι εφαρμογές του ΔτΠ στα κτίρια του αύριο, αναμένονται να επιφέρουν μία πραγματική επανάσταση. Στο προσεχές μέλλον, τα κτίρια θα μπορούν να αλληλοεπιδρούν με τους ανθρώπους, προσφέροντας μία σειρά από καινοτόμες λύσεις και υπηρεσίες. Σήμερα κυκλοφορούν στην αγορά συσκευές που βελτιώνουν την αλληλεπίδραση με τον χρήστη όπως έξυπνες κάμερες που καταγράφουν την κίνηση και αποστέλλουν σε πραγματικό χρόνο στο κινητό τηλέφωνο του χρήστη ειδοποίηση αλλά και εικόνα, έξυπνα κουδούνια τα οποία ενεργοποιούνται όταν αντιληφθούν κίνηση μπροστά στη ζώνη ευθύνης (για παράδειγμα, η συσκευή τοποθετείται δίπλα στην πόρτα, και ο ιδιοκτήτης μπορεί να μιλήσει από οπουδήποτε στον πλανήτη μέσω αυτής, σαν να βρίσκεται μέσα στο σπίτι). Μάλιστα η πρόσφατη ειδησιογραφία κατέγραψε μία τέτοια περίπτωση που ο ιδιοκτήτης εκδίωξε πιθανούς διαρρήκτες μιλώντας τους μέσα από μία τέτοια συσκευή (Πηγή: https://www.megatv.com/2021/06/28/eksypno-koudouni-pos-apetrepse-klopi-apo-thilyki-symmoria-poso-kostizei/).

    Ήδη κυκλοφορούν συσκευές παρακολούθησης θερμοκρασίας  οι οποίες μπορούν να επιφέρουν σημαντική εξοικονόμηση χρημάτων μέσω της ακριβούς ανάγνωσης της θερμοκρασίας σε διάφορα σημεία ενδιαφέροντος, αλλά και μέσω της δυνατότητας να ρυθμιστούν σε διαφορετικές χρονικές ζώνες (για παράδειγμα, διαφορετικές ρυθμίσεις για πρωί/απόγευμα) αλλά και αποκλεισμού δωματίων και άλλων ενεργειών. Επίσης κυκλοφορούν έξυπνες κλειδαριές ασφαλείας χωρίς κλειδί. Το άνοιγμα της πόρτας γίνεται με πολλαπλούς τρόπους, όπως η ανάγνωση του κινητού τηλεφώνου (κατ’ αντιστοιχία με τις ανέπαφες πληρωμές), αλλά και η ανάγνωση του δακτυλικού αποτυπώματος του χρήστη, ή άλλων βιομετρικών χαρακτηριστικών του (εικόνα, βίντεο, φωνή, κτλ.) Η επερχόμενη σύνδεση στο κοινό οικιακό δίκτυο των πηγών φωτός, των διάφορων κινούμενων μερών (π.χ. μηχανισμοί παραθύρων και κουρτινών), και οποιασδήποτε άλλης ηλεκτρονικής συσκευής (ηχητικό σύστημα, τηλεόραση, θερμοσίφωνο, κ.ά.) πολύ σύντομα θα δώσει την δυνατότητα στον μέσο χρήστη να ρυθμίζει τις συσκευές αυτές από μακριά. Μία τέτοια προσέγγιση δίνεται στην Εικ. 5 όπου το κτίριο μπορεί μόνο του να ρυθμίζει την κατανάλωση ενέργειας που παίρνει από ανανεώσιμες πηγές, εξοικονομώντας μεγάλα ποσά για τον ιδιοκτήτη, και ταυτόχρονα ενεργοποιώντας συγκεκριμένες συσκευές σε ώρες χαμηλής κατανάλωσης (όπως η λειτουργία των πλυντήρια ρούχων και πιάτων σε χρόνο χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας ή ύπαρξης πλεονάζουσας ενέργειας, για παράδειγμα από συνεχείς ανέμους) (Swalehe et al., 2018).Εικόνα 5: Το έξυπνο σπίτι ρυθμίζει τις ανάγκες ενέργειας των επιμέρους συσκευών σε πραγματικό χρόνο (Swalehe et al., 2018)Επιπλέον, η πραγματική επανάσταση που έχει αρχίσει να γίνεται πραγματικότητα, είναι η διεπαφή του χρήστη με τις όποιες συσκευές χωρίς την ανάγκη ύπαρξης πληκτρολογίου. Η Alexa της Amazon, και οι αντίστοιχες συσκευές της Google και της Apple  (Εικόνα 6) πρωτοστατούν σε αυτόν τον τομέα. Όλες αυτές οι συσκευές είναι παρόμοιες: Έχουν την δυνατότητα να καταγράψουν τις εντολές του χρήστη σε φυσική γλώσσα, τις οποίες επεξεργάζονται στο υπολογιστικό νέφος (cloud), και επιστρέφουν την απάντηση ή την ερώτηση μέσω του ενσωματωμένου ηχείου. Σήμερα, η αναγνώριση φωνής καταγράφει ποσοστά ορθής αναγνώρισης μέχρι 98%, ενώ πλέον οι φωνητικές εντολές χρησιμοποιούνται ευρύτατα· πάνω από το 58% των Αμερικανών χρησιμοποιήσαν φωνητικές εντολές για να βρουν πληροφορία γύρω τους (Πηγή: https://www.dbswebsite.com/blog/trends-in-voice-search/). Μάλιστα, σήμερα η έρευνα στρέφεται γύρω από την καλύτερη κατανόηση διαλέκτων και προφορών (Tatman & Kasten, 2017).Εικόνα 6: Έξυπνα ηχεία. Από αριστερά, Google, Amazon, Apple3. Διακυβέρνηση και Διοίκηση

    Δυστυχώς, κατά το 2020, η Ελλάδα καταλαμβάνει μία από τις τελευταίες θέσεις στον δείκτη ψηφιακής ολοκλήρωσης DESI της Ευρωπαϊκής Ένωσης (Πηγή: https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/desi).  Παρόλα αυτά, ο ψηφιακός μετασχηματισμός προχωράει σε τομείς όπως η διεπαφή με το δημόσιο, μέσω του gov.gr και των αυξανόμενων προσφερόμενων υπηρεσιών. Επιπροσθέτως, ψηφιακά πιστοποιητικά εκδίδονται πλέον με μεγάλη ευκολία, και η επιβεβαίωση τους γίνεται συνήθως μέσω έξυπνων τηλεφώνων και συσκευών. Το επόμενο βήμα σε αυτήν την κατεύθυνση, είναι η περαιτέρω απλοποίηση, αυτοματοποίηση και υλοποίηση απρόσωπων και ασφαλών διεπαφών και ανταλλαγής δεδομένων με τον πολίτη. Μέσω της επερχόμενης νέας ταυτότητας που θα εμπεριέχει τα στοιχεία του κατόχου σε ένα ηλεκτρονικό μικροτσίπ, θα μπορεί ο πολίτης να αλληλεπιδρά με τις κρατικές υπηρεσίες με καινούριους ασφαλείς τρόπους. Για παράδειγμα, συσκευές/εκτυπωτές έξω από δημόσια κτίρια θα πιστοποιούν τον πολίτη και θα εκδίδουν το ζητούμενο πιστοποιητικό. Αναγνώστες αυτών των ταυτοτήτων εγκατεστημένοι σε δημόσια κτίρια και υπηρεσίες, σε αναλογία με τις σημερινές «ανέπαφες πληρωμές» (τεχνολογία Near Field Communication, NFC), θα πιστοποιούν τα στοιχεία του πολίτη, χωρίς την ανάγκη ύπαρξης πολυάριθμων πιστοποιητικών, βεβαιώσεων, κτλ.

    Η χρήση τεχνολογιών ΔτΠ μπορεί να οδηγήσει στο λεγόμενο «έξυπνο» παρκάρισμα, μέσω υπόδειξης ελεύθερων χώρων στάθμευσης, απελευθέρωσης ειδικών χώρων στάθμευσης για ειδικές πληθυσμιακές μονάδες (ανάπηρους, εγκύους, κτλ.), διατηρώντας την ανωνυμία των εμπλεκόμενων μερών.Η διαχείριση στόλων οχημάτων μέσω του ΔτΠ χαμηλού φάσματος (Narrow band IoT, NB-IoT) μπορεί να επιφέρει εξοικονόμηση χρόνου και πόρων σε τομείς όπως η αποκομιδή απορριμμάτων. Πιο συγκεκριμένα, οι κάδοι απορριμμάτων θα διαθέτουν αισθητήρες πληρότητας οι οποίοι θα στέλνουν αυτόματα την πληροφορία στο διερχόμενο όχημα. Έτσι το όχημα θα σταματάει μόνο στους κάδους που είναι γεμάτοι. Τα οχήματα περισυλλογής θα ακολουθούν διαδρομές που θα υποδεικνύει ο αλγόριθμός τεχνητής νοημοσύνης ώστε να συλλέξουν όλους τους γεμάτους κάδους, στον λιγότερο δυνατό χρόνο, χωρίς να περνούν από τα ίδια μέρη, το οποίο αποτελεί ένα δυσεπίλυτο πρόβλημα, γνωστό ως Πρόβλημα Περιοδεύοντος Πωλητή και θα κατευθύνονται στον χώρο περισυλλογής των απορριμμάτων από τις υποδεικνυόμενες διαδρομές.

    Περαιτέρω, ώριμες εφαρμογές σήμερα θεωρούνται ο «έξυπνος φωτισμός», όπου τα δημόσια φώτα ανάβουν και σβήνουν σύμφωνα με την εποχή του χρόνου, αλλά και τις καιρικές συνθήκες (Για παράδειγμα, αν υπάρχει συννεφιά ή βροχή, ανάβουν αρκετά πιο νωρίς, ή αργούν να σβήσουν αντίστοιχα, ενώ σε κανονικές καιρικές συνθήκες ακολουθούν την ανατολή/δύση του ηλίου), η παρακολούθηση της ποιότητας του νερού αλλά και των διαρροών σε πραγματικό χρόνο ενός δικτύου ύδρευσης, και η ενεργοποίηση ειδοποιήσεων (π.χ. αποστολή SMS) αλλά και αυτόματο κλείσιμο βαλβίδων ροής προς αποφυγή σπατάλης νερού, η παρακολούθηση της ποιότητας της ατμόσφαιρας (θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, επιβλαβή σωματίδια, κτλ.) και η αποστολή μηνυμάτων σε φορείς και υπηρεσίες (π.χ. Πολιτική Προστασία).

    Σήμερα, οι φορείς κινητής τηλεφωνίας (π.χ. Vodafone, Cosmote) προσφέρουν πολύ φθηνά πακέτα NB-IoT με μηνιαίες συνδρομές που ξεκινούν από μερικά ευρώ το μήνα.Το Πρόβλημα του Περιοδεύοντος (ή περιπλανώμενου) Πωλητή ορίζεται ως ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης σύμφωνα με το οποίο, ένας πωλητής πρέπει να βρει την συντομότερη διαδρομή που να περνάει από την κάθε μία πόλη που πρέπει να επισκεφτεί, μία μόνο φορά.

    Το πρόβλημα ανήκει στην κατηγορία NP-problems (nondeterministic polynomial time problems), τα οποία έχουν την εξής ιδιότητα: Ενώ οποιαδήποτε λύση του προβλήματος μπορεί να επαληθευτεί άμεσα, για την λύση του, υπάρχουν διάφοροι αλγόριθμοι γρήγορης εύρεσης προσεγγιστικών λύσεων στο πρόβλημα, χωρίς να εγγυόνται την καλύτερη λύση. Τέτοιοι αλγόριθμοί προτείνουν την διαδρομή μετάβασης στο σημείο ενδιαφέροντος στις εφαρμογές πλοήγησης (π.χ., Google drive).

    Οι αλγόριθμοί που βρίσκουν όλες τις πιθανές λύσεις σε αυτά τα προβλήματα είναι αργοί και συνήθως δεν χρησιμοποιούνται (λόγω χρόνου αλλά και χρήσης μεγάλης υπολογιστικής ισχύος).4. Αγροτικός τομέας και Καλλιέργειες

    Σύμφωνα με το γενικό διευθυντή Λιανικής Τραπεζικής της Eurobank κ. Ιάκωβο Γιαννακλή (Ιάκωβος Γιαννακλής, 2017), η Ελλάδα παράγει περίπου σε αξία 190 ευρώ ανά στρέμμα, ενώ η Ολλανδία παράγει περίπου 1.700 ευρώ, και το Ισραήλ περίπου 1.290 ευρώ ανά́ στρέμμα. Ως εκ τούτου, είναι επιτακτική η ανάγκη η Ελλάδα να βελτιώσει και να εκσυγχρονίσει τον αγροτικό τομέα και την κτηνοτροφία. Σε αυτή την κατεύθυνση, το ΔτΠ μπορεί να προσφέρει πληθώρα λύσεων, εύκολα υλοποιήσιμων και με σχετικά χαμηλό κόστος.Εικόνα 7: Αυτόματη περισυλλογή φράουλας από μηχάνημα που βασίζεται στην επεξεργασία εικόνας ώστε να αναγνωρίζει το κόκκινο χρώμα του φρούτου.Μέσω του συνδυασμού ρομποτικών μελών και οχημάτων με λογισμικό επεξεργασίας εικόνας (image processing software) είναι δυνατή η αυτόματη περισυλλογή καρπών/φρούτων μειώνοντας κατά πολύ το κόστος του τελικού προϊόντος. Για παράδειγμα, μία ερευνητική εταιρεία έχει αναπτύξει μία συσκευή αυτόματης περισυλλογής φράουλας (Εικ. 7) (Πηγή: https://www.fastcompany.com/40473583/this-strawberry-picking-robot-gently-picks-the-ripest-berries-with-its-robo-hand).

    Στρατηγικά τοποθετημένοι αισθητήρες μέσα στις καλλιέργειες (Εικ. 8), μπορούν να προσφέρουν σε πραγματικό χρόνο πληροφορίες για τον καιρό, αλλά και την υγρασία, την περιεκτικότητα του εδάφους σε θρεπτικά συστατικά (μέταλλα, ιχνοστοιχεία, κτλ.), αλλά και υπερσυγκεντρώσεις πιθανά επιβλαβών στοιχείων).

    Περαιτέρω, οι οικονομικά προσιτές πλέον λύσεις των drones μπορούν να έχουν πολλαπλές εφαρμογές τόσο στην γεωργία όσο και στην κτηνοτροφία. Η αυτόματη σπορά, ακόμη και με συνδυασμούς διαφόρων σπόρων και φυτών, οι αναδασώσεις (Εικ. 9), η παρακολούθηση της σοδειάς και της συμπεριφοράς των φυτών σε μεγάλη κλίμακα, το (στοχευμένο και επιλεκτικό) ράντισμα, αλλά και η παρακολούθηση κοπαδιών, είναι μόνο λίγοι από τους τομείς που τα drones θα μπορούσαν να συμβάλλουν σημαντικά στην βελτίωση της αγροτικής παραγωγής.Εικόνα 8: Συσκευή παρακολούθησης καιρού και εδάφους με πολλαπλούς αισθητήρες. Τα δεδομένα μπορούν να αποστέλλονται ασύρματα σε τακτά χρονικά διαστήματα στον σταθμό βάσης για επεξεργασία (Πηγή: https://www.cropin.com/iot-internet-of-things-applications-agriculture).5. Προβληματισμοί και Επιφυλάξεις

    Φυσικά, όπως όλες οι νέες αναδυόμενες τεχνολογίες, το ΔτΠ φέρνει στην επιφάνεια μία σειρά από ερωτήματα και κρίσιμα θέματα, τα οποία μένει να απαντηθούν τόσο από την επιστημονική κοινότητα, αλλά και από φορείς, κυβερνήσεις, και την κοινωνία γενικότερα. Κάποια από αυτά είναι:

    • Θέματα εποπτείας/παρακολούθησης & ελέγχου ατόμων και ομάδων
    • Σοβαρά ερωτήματα στην έννοια της ιδιωτικότητας, της λήθης γεγονότων, και της καταγραφής
    • Θέματα συλλογής ευαίσθητων προσωπικών δεδομένων και χρήσης δεδομένων από εταιρείες
    • Τα συλλεγόμενα δεδομένα μπορούν αν οδηγήσουν σε προπαγάνδα, στοχευμένη διαφήμιση, προσπάθεια ερμηνείας και υπόδειξης συμπεριφορών. Περαιτέρω, μπορούν να διαμορφώνουν τα προσφερόμενα στο χρήστη προγράμματα, ειδήσεις, άρθρα, βάσει των προτιμήσεων του
    • Χρήση για στρατιωτικούς σκοπούς, κατασταλτικές χρήσεις, κρατική κατασκοπεία

    Εδώ πρέπει να τονιστεί, ότι η Ευρωπαϊκή Ένωση προσπαθώντας να λύσει αρκετά από τα αναφερθέντα προβλήματα και να σιγουρευτεί ότι οι χρήσεις των δεδομένων θα είναι συγκεκριμένες και αυστηρά καθορισμένες, πρωτοπορεί παγκοσμίως στον τομέα αυτό, έχοντας θέσει σε εφαρμογή ένα νέο Γενικό Κανονισμό Προστασίας Δεδομένων – ΓΚΠΔ (GDPR – 2016/679) ο οποίος έχει άμεση εφαρμογή σε όλα τα Κράτη-Μέλη από 25/05/2018 χωρίς την προϋπόθεση κρατικής νομοθεσίας. Ο ΓΚΠΔ έχει εφαρμογή σε όλους τους φορείς (ιδιωτικές και δημόσιες επιχειρήσεις, κρατικές αρχές, συλλόγους, κλπ.) που διαχειρίζονται, επεξεργάζονται, αποθηκεύουν και διακινούν δεδομένα προσωπικού χαρακτήρα, είτε έχουν έδρα και δραστηριότητα σε χώρα της Ευρωπαϊκής Ένωσης είτε όχι, εφόσον τα δεδομένα αφορούν Ευρωπαίους πολίτες ή σχετίζονται με οποιουδήποτε είδους υπηρεσίες και αγαθά προς Ευρωπαίους πολίτες.

    Ένα μέτρο της επιτυχίας του ΓΚΠΔ και της αυστηρότητας που τον διακρίνει, ίσως είναι οι κατά καιρούς νομικές διαμάχες της επιτροπής με γίγαντες του διαδικτύου και οι αποφάσεις του Ευρωπαϊκού δικαστηρίου εναντίον χρήσεων δεδομένων που δεν συνάδουν με τον ΓΚΠΔ  (Δείτε επί παραδείγματι εδώ: https://www.euronews.com/2021/06/15/big-tech-companies-exposed-to-privacy-challenges-after-eu-court-decision).

    Εν κατακλείδι, ως συστατικό στοιχείο της δημοκρατίας, οι Ευρωπαϊκές κοινωνίες οφείλουν όχι μόνο να στέκονται κριτικές απέναντι στην χρήση των νέων αυτών τεχνολογιών και των παραγόμενων ερωτημάτων/προβληματισμών, αλλά να αναζητούν τα όρια, τις προϋποθέσεις, και τα κριτήρια ορθής χρήσης και πρακτικής.Εικόνα 9: Drone αναδάσωσης (Πηγή: https://droneseed.com/).Επίλογος

    Το ΔτΠ αποτελεί σήμερα μία από τις τεχνολογίες που μπορούν να αλλάξουν δραστικά την ποιότητα ζωής των πολιτών στην Ελλάδα αλλά και στην Ευρώπη. Μέσω των πολλαπλών εφαρμογών του σε διάφορους τομείς όπως η προληπτική και διαγνωστική ιατρική, τα έξυπνα κτίρια, η διακυβέρνηση και η διοίκηση εν γένει, αλλά και οι αγροτικές καλλιέργειες, το ΔτΠ μπορεί να προσφέρει οικονομικά συμφέρουσες λύσεις, που να είναι επίσης σύμφωνες με τις κατευθύνσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης για χαμηλές εκπομπές ρύπων και πράσινη ανάπτυξη. Φυσικά, οι νέες αυτές τεχνολογίες εγείρουν μία σειρά από ερωτήματα και επιφυλάξεις, τα οποία οφείλουν να ερευνηθούν εξαντλητικά από φορείς, κυβερνήσεις, αλλά και την κοινωνία γενικότερα.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Aggarwal, R., Sounderajah, V., Martin, G., Ting, D. S. W., Karthikesalingam, A., King, D., Ashrafian, H., and Darzi, A. (2021). Diagnostic accuracy of deep learning in medical imaging: A systematic review and meta-analysis. Npj Digital Medicine, 4(1), 1–23. https://doi.org/10.1038/s41746-021-00438-z

    Ciritsis, A., Rossi, C., Eberhard, M., Marcon, M., Becker, A. S., and Boss, A. (2019). Automatic classification of ultrasound breast lesions using a deep convolutional neural network mimicking human decision-making. European Radiology, 29(10), 5458–5468. https://doi.org/10.1007/s00330-019-06118-7

    Gubbi, J., Buyya, R., Marusic, S., & Palaniswami, M. (2013). Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Generation Computer Systems, 29(7), 1645–1660. https://doi.org/10.1016/j.future.2013.01.010

    Pradhan, B., Bhattacharyya, S., and Pal, K. (2021). IoT-Based Applications in Healthcare Devices. Journal of Healthcare Engineering, 2021, e6632599. https://doi.org/10.1155/2021/6632599

    Swalehe, H., Chombo, P. V., and Boonruang, M. (2018). Appliance scheduling for optimal load management in smart home integrated with renewable energy by using whale optimization algorithm. GMSARN Int. J., 12(2), 65–75. http://gmsarnjournal.com/home/wp-content/uploads/2018/06/vol12no2-3.pdf

    Tatman, R., and Kasten, C. (2017). Effects of Talker Dialect, Gender & Race on Accuracy of Bing Speech and YouTube Automatic Captions. Interspeech, 934–938. 10.21437/Interspeech.2017-1746

    Tseng, P., Napier, B., Garbarini, L., Kaplan, D. L., and Omenetto, F. G. (2018). Functional, RF-trilayer sensors for tooth-mounted, wireless monitoring of the oral cavity and food consumption. Advanced Materials, 30(18), 1703257. 10.1002/adma.201703257

    Γιαννακλής, I., (2017). Εισαγωγική Ομιλία. Τρίτο Συνέδριο Αγροτικής Επιχειρηματικότητας, Πορτο Καρράς, Χαλκιδική.

    * Ο Δρ. Γιώργος Βιολέττας (Προσωπική ιστοσελίδα: http://georgeviolettas.net) είναι λέκτορας πληροφορικής στο Πανεπιστήμιο Αλφάιζαλ (Alfaisal University: https://www.alfaisal.edu/en/) στο Ριάντ της Σαουδικής Αραβίας. Είναι κάτοχος διδακτορικού τίτλου στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων (ΔτΠ) και την ασφάλεια αυτών των συσκευών από το Πανεπιστήμιο Μακεδονίας, στην Θεσσαλονίκη. Έχει δεκάδες δημοσιεύσεις σε έγκριτα επιστημονικά περιοδικά και συνέδρια του χώρου. Τα επιστημονικά του ενδιαφέροντα κινούνται στο χώρο του ΔτΠ και των δικτύων ασύρματων αισθητήρων (Wireless Sensor Networks, WSN) , των πρωτοκόλλων διασύνδεσης, την κίνηση των κόμβων και τα προβλήματα που δημιουργούνται, καθώς και την ασφάλεια αυτών των συσκευών. Ως μέρος της διδακτορικής του διατριβής έχει κατασκευάσει μία πλήρως λειτουργική πλατφόρμα παρακολούθησης και ελέγχου συσκευών ΔτΠ (Πηγή: https://github.com/SWNRG/ASSET).

  • O R. P. Feynman και η επιστήμη των υπολογιστών.

    O R. P. Feynman και η επιστήμη των υπολογιστών.

    O Richard Feynman υπήρξε ένας φυσικός o οποίος συνδύασε με μοναδικό τρόπο την πρωτοποριακή έρευνα με την απαράμιλλη διδασκαλία που άφησε εποχή στα πανεπιστημιακά αμφιθέατρα. Σε αυτό το άρθρο εστιάζουμε σε μια λιγότερη γνωστή, στο ευρύτερο κοινό, πτυχή της ερευνητικής του δραστηριότητας που αφορά στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές και τη διαδικασία του υπολογισμού η οποία άνοιξε το δρόμο σε μια επανάσταση: αυτή των κβαντικών υπολογιστών.

    Ο Feynman είναι ένας επιστήμονας ιδιαίτερα γνωστός στο ελληνικό αναγνωστικό κοινό καθώς τις τελευταίες δεκαετίες έχουν μεταφραστεί πολλά από τα βιβλία του. Ανάμεσα σε αυτά και το βιβλίο με τίτλο «Διαλέξεις για του Υπολογιστές» (Feynman, 2006). Στις σελίδες αυτού του βιβλίου ο Feynman αφενός μεν, δίνει τη δική του, μοναδική, άποψη για όλα τα θέματα που αφορούν στα θεμέλια των υπολογιστών αφετέρου δε, ανοίγει σημαντικούς δρόμους για την εξέλιξη των υπολογιστών πολύ πέρα από τη εικόνα και αντίληψη που είχαμε για αυτούς μέχρι τις ημέρες μας.

    Το ενδιαφέρον του Feynman για τους υπολογιστές χρονολογείται από τα χρόνια του Σχεδίου Μανχάταν και τον σχεδιασμό της ατομικής βόμβας. Στο κεφάλαιο με τον τίτλο «Λος Aλάμος εκ των ένδον», το οποίο έχει δημοσιευτεί στο βιβλίο «Σίγουρα θα αστειεύεστε κ. Φάινμαν»,  ο Feynman διηγείται τα γεγονότα που οδήγησαν στην τοποθέτησή του ως επικεφαλής της  «Ομάδας ΙΒΜ» η οποία είχε υπό την ευθύνη της τον υπολογισμό της ενέργειας που εκλύεται κατά την διάρκεια της έκρηξης (Feynman, 2018). Είναι ενδεικτικό πως, ακόμη και τότε, αρκετά πριν από την έλευση ενός πραγματικού υπολογιστή, ο Feynman  και η ομάδα του ανέπτυξαν τρόπους για να κάνουν παράλληλους υπολογισμούς για την λειτουργία και απόδοση της βόμβας.Ο Richard P. Feynman γεννήθηκε στο Far Rockaway της Νέας Υόρκης το 1918. Πήρε το πτυχίο στη φυσική το 1939 από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) και το διδακτορικό του δίπλωμα από το Πανεπιστήμιο του Princeton το 1942. Σε νεαρή ηλικία έλαβε μέρος στο Πρόγραμμα Manhattan που αφορούσε στην κατασκευή της ατομικής βόμβας στη διάρκεια του Β! Παγκοσμίου Πολέμου. Δίδαξε στα Πανεπιστήμια Cornell και California Institute of Technology (Caltech). Το 1965 τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ στη φυσική, μαζί με τους Sin-Itiro Tomonaga και Joulian Schwinger, για την εργασία του στην κβαντική ηλεκτροδυναμική. Διατύπωσε επίσης μια μαθηματική θεωρία η οποία εξηγούσε το φαινόμενο της ιδανικής ρευστότητας του υγρού ηλίου. Στη συνέχεια, μαζί με τον Murray Gell-Mann, επιτέλεσε θεμελιώδες έργο στον τομέα των ασθενών αλληλεπιδράσεων, όπως η διάσπαση βήτα. Εκτός από τα παραπάνω επιτεύγματα, ο Feynman εισήγαγε εντελώς νέες υπολογιστικές τεχνικές όπως τα πασίγνωστα πλέον διαγράμματα Feynman, τα οποία – ίσως περισσότερο από κάθε άλλο φορμαλισμό στη νεότερη επιστήμη – άλλαξαν τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τις θεμελιώδεις φυσικές διαδικασίες και υπολογίζουμε τα φυσικά μεγέθη που τις χαρακτηρίζουν.

    Ο Feynman υπήρξε ένας εξαίρετος δάσκαλος και γι’ αυτό τιμήθηκε με το Μετάλλιο Διδασκαλίας Oersted το 1972. Στην προσωπική του ζωή υπήρξε λάτρης των κρουστών, της ζωγραφικής, του χορού και του γυναικείου φύλου. Ασχολήθηκε με τις επισκευές ραδιοφώνων, την παραβίαση κλειδαριών και την αποκρυπτογράφηση της ιερογλυφικής γραφής των Μάγια. Στη δεκαετία του ’80 συμμετείχε στην επιτροπή διερεύνησης των αιτίων της πτώσης του διαστημικού λεωφορείου Challenger.

    Σε φιλοσοφικό επίπεδο ο Feynman δεν ήταν παρά ένας ακόμη εκπρόσωπος, και μάλιστα «δογματικά» προσκολλημένος, του αγγλοσαξονικού θετικισμού, που απεχθανόταν τις συζητήσεις γύρω από τις φιλοσοφικές προεκτάσεις των επιτευγμάτων της φυσικής.ΠΡΟΦΗΤΗΣ ΜΙΑΣ ΝΕΑΣ ΕΠΟΧΗΣ

    Σε μια ιστορική ομιλία του με τίτλο There’s Plenty of Room at the Bottom, στο Ετήσιο Συνέδριο της American Physical Society στις 29 Δεκεμβρίου του 1959, στο Caltech, ο Feynman αναδεικνύεται σε προφήτη μιας επανάστασης στο χώρο της τεχνολογίας η οποία σήμερα βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη (Feynman, 2005). Σε αυτή την ομιλία ο Feynman μίλησε, εξήντα χρόνια πριν, για την δυνατότητα να γράψουμε μια ολόκληρη εγκυκλοπαίδεια, όπως η Britannica, πάνω στην κεφαλή μιας καρφίτσας και έθεσε τις βάσεις και την φυσική νομιμοποίηση της νανοτεχνολογίας, θεμελιώνοντας θεωρητικά τη δυνατότητα κατασκευής νανομηχανών. Στην ίδια ομιλία θα βρούμε μια εκτενή και ενδελεχή αναφορά  στη δυνατότητα της δραστικής μείωσης του όγκου των υπολογιστών και της συρρίκνωσής του στο επίπεδο λίγων ατόμων.

    Όμως τα ζητήματα τα οποία έθεσε ο Feynman δεν ήταν απλά ποσοτικά. Δεν αφορούσαν, δηλαδή, σε μια απλή αναγωγή μεγέθους. Αντίθετα, προοικονομούσαν επαναστατικές εξελίξεις και ριζικές μεταβολές. Ως επιστήμονας υψηλού επιπέδου, ο Feynman, προέβλεψε πολύ εύστοχα την κατεύθυνση των εξελίξεων ξεκινώντας από την εφαρμογή των υπολογιστών στην πράξη. Εάν οι υπολογιστές πρέπει συνεχώς να γίνονται ταχύτεροι και μικρότεροι σε μέγεθος, σύντομα θα φθάσουμε σε ένα σημείο όπου ακόμη και οι λογικές πύλες και τα υπόλοιπα βασικά εξαρτήματα θα έχουν το μέγεθος μερικών ατόμων. Εκεί όμως βρίσκεται το βασίλειο της κβαντικής φυσικής, της οποίας οι νόμοι διαφέρουν ριζικά από αυτούς της κλασικής φυσικής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την πλήρη ανατροπή της αντίληψης μας για την λειτουργία των υπολογιστών. Με την ομιλία αυτή, καθώς και με τις ομιλίες του σε συνέδρια τη δεκαετία του 1980 και με τις διαλέξεις του, από το 1983 έως το 1986, στο Caltech, ο Feynman συνέγραψε, κατά κάποιον τρόπο, την «ουβερτούρα» μιας νέας εποχής, αυτής των κβαντικών υπολογιστών.ΔΥΣΚΟΛΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

    Πέρα από τους περιορισμούς που θέτει η φύση, υπάρχουν και υπολογιστικά προβλήματα που έχουν θέσει, στην κυριολεξία, σε δοκιμασία τις ικανότητες των υπολογιστών. Ένα από τα πιο διάσημα προβλήματα αυτού του τύπου είναι η παραγοντοποίηση ενός μεγάλου αριθμού που αποτελεί γινόμενο δυο πρώτων αριθμών. Ο πολλαπλασιασμός δύο πρώτων αριθμών είναι εύκολο πρόβλημα αλλά το αντίστροφο είναι στην κυριολεξία ένας εφιάλτης. Ακριβώς για αυτό το λόγο αποτελεί τη βάση όλων των συστημάτων κρυπτογράφησης από την ασφάλεια των συναλλαγών στο Διαδίκτυο μέχρι τη μετάδοση κρατικών μυστικών. Η βάση αυτών των συστημάτων είναι το σύστημα RSA, από τα αρχικά γράμματα των επωνύμων των ερευνητών του ΜΙΤ, Rivest, Samir και Aldeman αντίστοιχα (Rivest 1979). H εκρηκτική υπολογιστική δυναμική των κβαντικών υπολογιστών είναι ο λόγος που τεχνολογικά μεγαθήρια, όπως η Google και η Intel, εταιρείες οπλικών συστημάτων καθώς και αμυντικές και άλλες κυβερνητικές υπηρεσίες έχουν στρέψει το ενδιαφέρον τους σε αυτούς. Αντίστοιχα πυρετώδεις είναι και οι ρυθμοί στην ακαδημαϊκή κοινότητα: μόνο το 2015, για παράδειγμα, τρία μεγάλα περιοδικά δημοσίευσαν πάνω από 3.000 επιστημονικές εργασίες που αναφέρουν τους όρους «κβαντική πληροφορική» ή «κβαντική πληροφορία».Ο κβαντικός υπολογισμός είναι, μαζί με την κβαντική προσομοίωση, τα δύο απότοκα της προφητικής ομιλίας του R. Feynman στο συνέδριο με θέμα «Η φυσική του υπολογισμού» που διοργανώθηκε στο ΜΙΤ το 1981 (Feynman, 1982). Το επόμενο μεγάλο βήμα πραγματοποιήθηκε το 1985, στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, όταν ο φυσικός D. Deutsch απέδειξε πως οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν πράγματι να εκτελέσουν υπολογισμούς οι οποίοι είναι αδύνατον να εκτελεσθούν από κλασικούς υπολογιστές (Deutsch, 1985).  Ο κβαντικός υπολογισμός ξεκίνησε ως ερευνητικό πεδίο το 1994, όταν ο μαθηματικός P. Shor, στα εργαστήρια Bell, απέδειξε πως ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να επιλύσει το πρόβλημα της παραγοντοποίησης ενός μεγάλου αριθμού ο οποίος είναι γινόμενο δυο πρώτων αριθμών (Shor, 1994). Η σημασία αυτού του επιτεύγματος γίνεται εμφανής αν αφήσουμε τους αριθμούς να μιλήσουν μόνοι τους. Το 1994 χρειάστηκαν οκτώ ολόκληροι μήνες, και περισσότεροι από 1000 υπολογιστές, ώστε το κρυπτογραφικό σύστημα RSA να επιτύχει την παραγοντοποίηση ενός αριθμού 129 ψηφίων. Αν είχαμε τη δυνατότητα να φτιάξουμε έναν κβαντικό υπολογιστή με την ίδια περίπου ταχύτητα, ο αλγόριθμός του Shore θα εκτελούσε αυτήν την αποστολή σε λιγότερο από 10 δευτερόλεπτα.ΜΙΑ ΝΕΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΛΟΓΙΚΗ

    Για να εξηγήσουμε τι είναι αυτό που κάνει τους κβαντικούς υπολογιστές τόσο διαφορετικούς από τους αντίστοιχους κλασικούς θα ξεκινήσουμε από τo θεμελιώδες στοιχείο της πληροφορίας, το ένα bit. Ένα bit είναι, στην πράξη, κάποιο φυσικό σύστημα, το οποίο μπορεί να βρεθεί σε δυο διαφορετικές διακριτές καταστάσεις που αναπαριστούν δύο λογικές τιμές: ναι ή όχι, αληθής ή ψευδής, ή, απλά 1 και 0. Για παράδειγμα στους σημερινούς υπολογιστές, η διαφορά δυναμικού ανάμεσα στους οπλισμούς ενός πυκνωτή αναπαριστά ένα bit πληροφορίας: φορτισμένος πυκνωτής αντιστοιχεί στο 1 και αφόρτιστος στο 0. Ένα bit πληροφορίας μπορεί να κωδικοποιηθεί σε οποιοδήποτε φυσικό σύστημα αρκεί αυτό να διαθέτει τουλάχιστον δύο διακριτές καταστάσεις. Αν όμως επιλέξουμε ως bit, για παράδειγμα, το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου το οποίο, μέσω ενός φυσικού μηχανισμού (για παράδειγμα η αλληλεπίδραση του ατόμου με το φως μιας συσκευής λέιζερ) εξαναγκάζεται να «περιφέρεται» σε δύο «καθορισμένες τροχιές» γύρω από τον πυρήνα, τότε τα πράγματα αρχίζουν και γίνονται λίγο πιο περίπλοκα. Στην κβαντική μηχανική το ηλεκτρόνιο, έχει την πιθανότητα να βρεθεί τόσο σε μια από δύο διαφορετικές καταστάσεις («τροχιές»), όσο και σε μια σύμφωνη υπέρθεση (coherent superposition) των δύο καταστάσεων. Δηλαδή, το άτομο, έχει τη δυνατότητα να βρίσκεται τόσο στην κατάσταση 0, όσο και στην κατάσταση 1, ταυτόχρονα! Αν και η υπέρθεση είναι ένα φαινόμενο γνωστό στην κλασική φυσική, για παράδειγμα στην κυματική, εντούτοις η υπέρθεση κβαντικών καταστάσεων είναι εντελώς διαφορετικής φύσης, για την οποία δεν υπάρχει ανάλογο στον κλασικό κόσμο, (Dirac 1958). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είμαστε αναγκασμένοι να μιλάμε για κβαντικά bit ή qubit. Φυσικά, εφόσον στην καθημερινή μας ζωή έχουμε εμπειρίες μόνο κλασικών φαινομένων τέτοια φαινόμενα μάς φαίνονται πολύ παράξενα και δυσνόητα.  Οι αναγνώστες αξίζει να έχουν υπόψη τους πως η υπέρθεση των δύο καταστάσεων καταρρέει όταν επιχειρήσουμε μια μέτρηση στο σύστημα [1]. Το αποτέλεσμα της μέτρησης μπορεί να είναι είτε 1 ή 0.

    Ας δούμε, όμως, τις θεαματικές συνέπειες που μπορεί να έχει η ιδέα της υπέρθεσης. Ας σκεφτούμε έναν καταγραφέα που δημιουργείται από τρία bit. Κάθε κλασικός καταγραφέας τέτοιου τύπου μπορεί να αποθηκεύσει, σε μια δεδομένη στιγμή, μόνο έναν από οκτώ δυαδικούς αριθμούς, δηλαδή ο καταγραφέας μπορεί να βρίσκεται σε μια από οκτώ δυνατές καταστάσεις όπως 000, 001, 010, … 111. Ο αντίστοιχος κβαντικός καταγραφέας,  μπορεί να αποθηκεύσει σε μια στιγμή, και τους οκτώ αριθμούς σε μια κβαντική υπέρθεση όλων των δυνατών καταστάσεων. Αυτό είναι κάτι εκπληκτικό. Αν συνεχίσουμε να προσθέτουμε qubit στον καταγραφέα αυξάνουμε την χωρητικότητα του εκθετικά, δηλαδή τρία qubit μπορούν να αποθηκεύσουν 8 διαφορετικούς αριθμούς ταυτόχρονα, τέσσερα qubit μπορούν να αποθηκεύσουν 16 διαφορετικούς αριθμούς και, γενικά, L qubit μπορούν να αποθηκεύσουν 2L αριθμούς. Από την στιγμή που ο καταγραφέας βρίσκεται σε μια σύμφωνη υπέρθεση αυτών των καταστάσεων, έχουμε τη δυνατότητα να εκτελέσουμε πράξεις με όλους αυτούς τους αριθμούς, δημιουργώντας, επί της ουσίας, μια νέου τύπου παράλληλη επεξεργασία πάνω σε ένα μόνο τμήμα του κβαντικού hardware. Για να εκτελέσει κάτι τέτοιο ένας κλασικός υπολογιστής θα πρέπει είτε να επαναλάβει τον ίδιο υπολογισμό 2L φορές ή να χρησιμοποιήσει 2L επεξεργαστές που θα εργάζονται παράλληλα. Με άλλα λόγια ο κβαντικός υπολογιστής, μας προσφέρει τεράστιο όφελος σε χρόνο και μνήμη.

    Μια συνέπεια της αρχής της υπέρθεσης είναι η εμφάνιση του φαινομένου του κβαντικού εναγκαλισμού [2](quantum entanglement) ανάμεσα στις καταστάσεις δύο ή περισσότερων κβαντικών συστημάτων τα οποία έχουν αλληλεπιδράσει με κάποιο τρόπο ή έχουν δημιουργηθεί από κοινού μέσα από μια φυσική διαδικασία (Barnett 2009). Σε αυτήν την περίπτωση η κβαντική κατάσταση ενός από τα επιμέρους συστήματα δεν μπορεί να περιγραφεί ανεξάρτητα από την κατάσταση των άλλων ακόμη και στην περίπτωση που βρίσκονται σε πολύ μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Η κατάσταση των επιμέρους συστημάτων μπορεί να περιγραφεί μόνον ως κατάσταση ενός ενιαίου συστήματος (Penrose 2004). Ως έννοια, ο κβαντικός εναγκαλισμός, εισήχθη στη κβαντομηχανική για πρώτη φορά από τον Schrödinger το 1935, ο οποίος μάλιστα τον χαρακτήρισε και ως την ουσία της κβαντομηχανικής (Schrödinger 1935).

    Τα κυκλώματα ενός υπολογιστή αποτελούνται από πολυάριθμες λογικές πύλες που συνδέονται, μέσω αγωγών, μεταξύ τους. Μια κβαντική λογική πύλη, όπως και μια κλασική, είναι μια απλή υπολογιστική διάταξη η οποία εκτελεί κάθε φορά μια στοιχειώδη κβαντική λειτουργία, συνήθως πάνω σε δύο qubit. Βέβαια, οι κβαντικές πύλες διαφέρουν από τις κλασικές, στο γεγονός ότι μπορούν να εκτελέσουν λειτουργίες πάνω σε σύμφωνες κβαντικές υπερθέσεις. Εντούτοις, καθώς ο αριθμός των κβαντικών πυλών σε ένα δίκτυο αυξάνεται, τότε, θα βρεθούμε αντιμέτωποι με κάποια σοβαρά πρακτικά προβλήματα. Η κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή απαιτεί την εμπλοκή και συνεργασία ενός μεγάλου πλήθους από qubit και αυτό καθιστά εξαιρετικά δύσκολη τη διατήρηση του κβαντικού εναγκαλισμού μεταξύ των εμπλεκόμενων καταστάσεων ο οποίος αποτελεί  «εκ των ων ουκ άνευ»  συνθήκη για την λειτουργία ενός κβαντικού υπολογιστή. Είναι προφανές, λοιπόν, πως η διατήρηση του κβαντικού εναγκαλισμού αποτελεί το «σκληρό πυρήνα» του κβαντικού υπολογισμού.ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΣ ΚΟΣΜΟΣ

    Συνήθως θεωρούμε την υπολογιστική διαδικασία ως μια σειρά από μαθηματικές πράξεις και παραβλέπουμε πως επί της ουσίας η εκτέλεση ενός υπολογισμού είναι μια φυσική διαδικασία. Όπως χαρακτηριστικά συνόψισε ο R. Landauer, η επεξεργασία της πληροφορίας είναι ενδογενώς συνδεδεμένη με μια φυσική διαδικασία παρά με μια αφηρημένη έννοια και κατά συνέπεια ακολουθεί και αυτή τους νόμους της φύσης (Landauer 1991). Οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές είναι, σε τελική ανάλυση, υλικά αντικείμενα και ως τέτοια δεν μπορούν παρά να υπακούουν στους νόμους της φύσης. Για παράδειγμα, η ταχύτητα μετάδοσης της πληροφορίας δεν μπορεί ποτέ να υπερβεί αυτήν του φωτός ενώ, καθώς οι διαστάσεις των διατάξεων μικραίνουν σε μέγεθος, ερχόμαστε πρόσωπο με πρόσωπο με τις «ιδιορρυθμίες» της κβαντομηχανικής.ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΥΠΕΡΘΕΣΗ ΚΑΙ ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΕΝΑΓΚΑΛΙΣΜΟΣ

    Η κατανόηση των εννοιών της υπέρθεσης και του κβαντικού εναγκαλισμού είναι αρκετά δύσκολη ακόμη και από επαγγελματίες φυσικούς και επιστήμονες καθώς, όπως αναφέραμε, τα κβαντικά φαινόμενα έρχονται σε αντίθεση με τη διαίσθησή μας. Ένα πολύ επιτυχημένο ανάλογο αυτών των δύο εννοιών οφείλουμε στον C. R. Monroe και στον κάτοχο του βραβείου Νόμπελ D. J. Wineland (Monroe 2008). Στο παράδειγμά τους χρησιμοποιούν ένα φαινόμενο που όλοι μας το έχουμε παρατηρήσει όταν προσπαθούμε να σχεδιάσουμε έναν κύβο πάνω σε ένα χαρτί όπου το μάτι μας συνήθως “ξεγελιέται” και δεν μπορεί να διακρίνει ποια πλευρά είναι μπροστά και πια πίσω. Αυτό είναι το ανάλογο της υπέρθεσης δύο κβαντικών καταστάσεων (Εικ. 1). Ο κύβος μας «αιωρείται» ανάμεσα σε δύο διαφορετικές καταστάσεις. Ακόμη πιο ενδιαφέρον είναι το γεγονός πως αν επιμείνουμε λίγο και εστιάσουμε σε μια από τις δύο πλευρές τότε αυτή «έρχεται» στο προσκήνιο αφήνοντας την άλλη στο «παρασκήνιο» και η «αιώρηση» παύει. Η καταστροφή αυτού του μετεικάσματος είναι το ανάλογο μιας μέτρησης σε ένα κβαντικό σύστημα.

    Η περίπτωση του κβαντικού εναγκαλισμού είναι ανάλογη με τον σχεδιασμό δύο όμοιων κύβων (Εικ. 2). Σε αυτήν την περίπτωση το μάτι μας βλέπει και τους δύο κύβους πότε με την ίδια πλευρά μπροστά πότε με την άλλη. Κάθε προσπάθεια να εστιάσουμε το βλέμμα μας πάνω στον έναν από τους δύο κύβους («εκτέλεση μέτρησης») «αναγκάζει» τους κύβους να βρεθούν στην ίδια κατάσταση ανεξάρτητα αν μεταξύ τους δεν υπάρχει κάποια φυσική σύνδεση.Εικ. 1: Κάθε φορά που σχεδιάζουμε έναν κύβο στο χαρτί, δημιουργείται ένα μετείκασμα με αποτέλεσμα για κάποιο χρονικό διάστημα να μην είμαστε σε θέση να διακρίνουμε ποια πλευρά βρίσκεται μπροστά και πια πίσω. Ο κύβος σε αυτήν την περίπτωση (επάνω) βρίσκεται σε μια «υπέρθεση» δύο διαφορετικών καταστάσεων. Αν επιμείνουμε συγκεντρώνοντας το βλέμμα μας σε μια από τις δύο πλευρές τότε βλέπουμε ως μπροστινή είτε την μια (|0>) ή την άλλη (|1>). Αυτό ισοδυναμεί με το να έχουμε κάνει μια μέτρηση.Εικ. 2: Στην περίπτωση αυτή βλέπουμε μια εναγκαλισμένη κατάσταση (επάνω). Το μάτι μας βλέπει τους δύο κύβους πότε με την ίδια πλευρά μπροστά (|0>|0>) πότε με την άλλη ((|1>|1>). Κάθε προσπάθεια (κάτω) να συγκεντρωθούμε πάνω στο σχήμα (μέτρηση) αναγκάζει τους κύβους να βρεθούν στην ίδια κατάσταση ανεξάρτητα αν μεταξύ τους δεν υπάρχει μια φυσική σύνδεση.Όπως έχει γραφεί, ο κβαντικός εναγκαλισμός μπορεί να θεωρηθεί σαν ένας «αόρατος αγωγός» ανάμεσα στα σωματίδια για τον οποίο δεν υπάρχει αντίστοιχο κλασικό ανάλογο (Monroe 2008). Μια εναγκαλισμένη κατάσταση μπορεί να περιέχει περισσότερη πληροφορία από αυτήν που πιθανόν να περιέχεται σε οποιαδήποτε κλασική κατάσταση με τον ίδιο αριθμό σωματιδίων. Το πρόβλημα που υπάρχει με αυτές τις καταστάσεις είναι η ταχύτατη απώλεια των κβαντικών συσχετίσεων λόγω των επιδράσεων του περιβάλλοντος. Πολλοί πιστεύουν πως αυτό και μόνο το γεγονός θέτει όρια στον κβαντικό υπολογισμό. Για αυτόν τον λόγο τα qubit πρέπει να είναι επαρκώς απομονωμένα από το περιβάλλον καθώς οποιεσδήποτε εξωτερικές αλληλεπιδράσεις καταστρέφουν τον κβαντικό εναγκαλισμό και διακόπτουν τον κβαντικό υπολογισμό. Ταυτόχρονα τα qubit πρέπει να αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους ενώ στο τέλος θα πρέπει να εκτελούνται σε αυτά ακριβείς μετρήσεις ώστε να αποκαλύπτονται τα αποτελέσματα των υπολογισμών. Τα τελευταία χρόνια ο κβαντικός εναγκαλισμός έχει επιβεβαιωθεί σε μια σειρά πειραμάτων στα οποία τα εναγκαλισμένα σωματίδια απέχουν πολλά χιλιόμετρα μακριά (Yu 2020). Με ταχύτατους ρυθμούς ο κβαντικός εναγκαλισμός εξελίσσεται από ένα ζήτημα εργαστηριακής διερεύνησης των θεμελίων της κβαντομηχανικής σε μια πανίσχυρη τεχνολογία. Ήδη στο διάστημα περιφέρονται δορυφόροι που χρησιμοποιούν τον κβαντικό εναγκαλισμό για την κωδικοποίηση και απόκρυψη των μηνυμάτων που μεταδίδουν (Yin 2017).

    Κλείνοντας το άρθρο αξίζει να αναφέρουμε ακόμη μια σημαντική συνεισφορά του Feynman.  Σε μια από τις διαλέξεις του στο Caltech, ο Feynman συσχέτισε την ανάγκη ύπαρξης των κβαντικών υπολογιστών με τη δυσκολία που αντιμετωπίζει ένας κλασικός υπολογιστής να προσομοιώσει ακόμη και τις πιο απλές κβαντικές διαδικασίες. Όπως έχει αποδείξει πολλές φορές η ιστορία, εκεί που τα πράγματα δείχνουν να φθάνουν σε ανυπέρβλητα εμπόδια, είναι η ώρα των μεγάλων επιστημόνων. Ο Feynman αντιλήφθηκε σωστά ότι το πρόβλημα ήταν με το κεφάλι στη γη και τα πόδια στον ουρανό. Απλά αποφάσισε να το αντιστρέψει και να μετατρέψει τη δυσκολία σε ευκαιρία. Η σκέψη του ήταν απλή: εφόσον χρειαζόμαστε ένα τεράστιο υπολογιστικό έργο για να προσομοιώσουμε ένα πείραμα, τότε μπορούμε να θεωρήσουμε το ίδιο το πείραμα, από το στήσιμο μέχρι την τελική μέτρηση, ως ισοδύναμο μιας πολύπλοκης διαδοχής υπολογισμών και τελικά ως υπολογισμό καθαυτό. Με αυτήν τη λογική ο Feynman πρότεινε ότι θα ήταν δυνατόν να προσομοιώσουμε μια κβαντική διαδικασία με δεδομένο ότι ο προσομοιωτής θα είναι ο ίδιος ένα απλούστερο κβαντικό σύστημα. Η κβαντική προσομοίωση είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά και ταχύτερα αναπτυσσόμενα πεδία της φυσικής του 21ου αιώνα και έχει άρρηκτη σχέση με την αναγέννηση της ατομικής φυσικής (Lembessis 2020)ΕΡΓΑ ΤΟΥ FEYNMAN

    “The Feynman lectures in physics”, “Statistical mechanics”, “Photon-hadron Interactions”, “Theory of Fundamental Processes”, “Quantum Mechanics and Path Integrals”, “Lectures on Gravitation”, “Feynman’s Tips On Physics: A Problem-Solving Supplement to the Feynman Lectures On Physics”, “Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures”, «QED: Κβαντική Ηλεκτροδυναμική», «Σίγουρα θ’ αστειεύεστε κύριε Φάινμαν », «Τι σε νοιάζει εσένα τι σκέφτονται οι άλλοι», «Η χαμένη διάλεξη του Feynman», «Έξι εύκολα κομμάτια», «Έξι όχι τόσο εύκολα κομμάτια», «Η χαρά της ανακάλυψης».ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

    Barnett S. M., 2009. Quantum Information. Oxford UK: Oxford University Press, p. 115.

    Deutsch D., 1985. Quantum theory: the Church–Turing principle and the universal quantum computer. Proceedings of the Royal Society of London A 400 (1818), p.97.

    Dirac P. A. M. 1958. The Principles of Quantum Mechanics, 4th edition. Oxford UK: Oxford University Press, p. 14.

    Feynman R. P., 1982. Simulating physics with computers. Int. J. Theor. Phys., 21, p. 467.

    Feynman R. P., 2005. Η χαρά της ανακάλυψης. Αθήνα: ΚΑΤΟΠΤΡΟ.

    Feynman R. P., 2006. Διαλέξεις για τους υπολογιστές. Αθήνα: Leader Books.

    Feynman R. P., 2018. Σίγουρα θα αστειεύεστε, κύριε Φάινμαν! Αθήνα: ΚΑΤΟΠΤΡΟ.

    Landauer R. , 1991. Information is physical. Physics Today 44(5), p. 23.

    Lembessis V. E., 2020. Taming Atoms: The Renaissance of Atomic Physics. Bellingham, Washington USA: SPIE.

    Monroe C. R. and Wineland D. J., 2008. Quantum computing with ions. Scientific American, Issue 8, p. 64.

    Penrose R., 2004. The Road to Reality: A complete guide to the laws of universe, New York, Alfred A. Knopf, p.578.

    Rivest R. I., Shamir A. , and Adelman L. M., 1979. On digital signatures and public key cryptosystems. MIT Laboratory for Computer Science, Technical Report, MIR/LCS/TR-212.

    Shor P., 1994. Algorithms for quantum computation: Discrete logarithms and factoring. Proceedings of the 35th Annual Symposium on the Foundations of Computer Science. New York: IEEE Computer Society Press.

    Schrödinger Ε., 1935. Probability relations between separated systems. Proc. Camb. Phil. Soc., 31, p.555.

    Yu Y., Ma F. et al, 2020. Entanglement of two quantum memories via fibres over dozens of kilometres. Nature, 578, p.240.

    Yin J., Cao Y. et al, 2017. Satellite-based entanglement distribution over 1200 kilometers. Science, 356, p.1140.ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

    [1] Στην κβαντική φυσική αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό με τον όρο κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης ή του κυματοπακέτου (wave-function collapse).

    [2] O όρος quantum entanglement έχει αποδοθεί στην ελληνική βιβλιογραφία με διάφορες εκδοχές όπως: κβαντική διεμπλοκή και κβαντική σύμπλεξη.