क्या यह कंप्यूटर आपको कैंसर को मात देने में मदद कर सकता है?



22 नवंबर, 2022 – 1960 के दशक में चिकित्सा में कंप्यूटर का आगमन हुआ। प्लास्टिक और धातु के महंगे, बोझिल टुकड़े जो (शायद) एक डॉक्टर को तेजी से परीक्षण के परिणाम दे सकते हैं। 1980 के दशक में देखा गया कि पहला वास्तविक अंतर पैदा करने वाला कार्य कंप्यूटर पेश कर सकता है – नैदानिक, वित्तीय, प्रशासनिक – और 1991 में, चिकित्सा संस्थान ने इलेक्ट्रॉनिक स्वास्थ्य रिकॉर्ड क्या हो सकता है (और होगा) पर पहला घोषणापत्र प्रकाशित किया। तब से, हमने कृत्रिम बुद्धिमत्ता, आभासी वास्तविकता और टेलीमेडिसिन के साथ चिकित्सा के सभी क्षेत्रों में कंप्यूटर की सफलता देखी गई। लेकिन कुछ और पक रहा है जिसके बारे में बहुत से लोग अभी तक नहीं जानते हैं: क्वांटम कंप्यूटिंग, एक पूरी तरह से नए प्रकार की कंप्यूटिंग जो पहले से ही दवा के विकास और बीमारी की पहचान से लेकर इलेक्ट्रॉनिक रिकॉर्ड की सुरक्षा तक सब कुछ आगे बढ़ाना शुरू कर चुकी है। “इसे संक्रमण के रूप में सोचें आग और मोमबत्तियों के माध्यम से प्रकाश प्राप्त करने और अब बिजली होने से, और एक प्रकाश बल्ब है जो इसे रोशन कर रहा है, ”क्लीवलैंड क्लिनिक के मुख्य अनुसंधान सूचना अधिकारी, एमडी, लारा जेही कहते हैं। क्वांटम कम्प्यूटिंग क्या है? शास्त्रीय कंप्यूटर (उर्फ बाइनरी कंप्यूटर), जो आज के उपकरणों की नींव हैं, जिनमें कृत्रिम बुद्धिमत्ता और मशीन लर्निंग शामिल हैं, बिट्स के रूप में जानी जाने वाली जानकारी का उपयोग करके काम करते हैं। ये 0 या 1 के रूप में दिखाई देते हैं (कभी-कभी इसे ऑफ/ऑन या गलत/सत्य के रूप में परिभाषित किया जाता है)। दूसरी ओर, क्वांटम कंप्यूटर, क्वांटम बिट्स का उपयोग करते हैं जिन्हें क्यूबिट्स के रूप में जाना जाता है। और हाँ, “क्वांटम” की परिभाषा – जैसे: बहुत, बहुत छोटी – लागू होती है। अंतर्राष्ट्रीय व्यापार मशीनें, जिन्हें आमतौर पर आईबीएम के रूप में जाना जाता है, वर्तमान में इस नई तकनीक का नेतृत्व कर रही हैं। क्वांटम कंप्यूटरों के बारे में एक आम गलतफहमी यह है कि आईबीएम क्वांटम इंडस्ट्री कंसल्टिंग के साथ जीवन विज्ञान और स्वास्थ्य देखभाल के प्रमुख फ्रेडरिक फ्लॉथर कहते हैं, “कंप्यूटर का एक अगला विकास जो तेज हो जाएगा।” इसके बजाय, वह चाहते हैं कि हम क्वांटम कंप्यूटिंग को पूरी तरह से नए रूप में देखें “क्योंकि यह मौलिक रूप से एक अलग हार्डवेयर है, एक अलग सॉफ्टवेयर है, न कि केवल उसी का विकास।” यह मौजूदा कंप्यूटरों से अलग तरीके से कैसे काम करता है? क्वांटम कंप्यूटिंग प्रकृति में सौदे करता है। इसलिए, qubits को प्राकृतिक दुनिया पर आधारित होना चाहिए। इसका क्या मतलब है? नोबेल पुरस्कार विजेता भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन को प्रसिद्ध रूप से यह कहते हुए उद्धृत किया गया था, “प्रकृति शास्त्रीय नहीं है, धिक्कार है, और यदि आप प्रकृति का अनुकरण करना चाहते हैं, तो आप बेहतर इसे क्वांटम यांत्रिक बना सकते हैं, और उल्लासपूर्वक यह एक अद्भुत समस्या है, क्योंकि यह इतना आसान नहीं लगता।” जेही कहते हैं, प्रकृति काले और सफेद में काम नहीं करती है या बक्से में फिट नहीं होती है। “हमें इसे शून्य और इकाई में बदलना होगा क्योंकि कंप्यूटर यही बोलते हैं,” वह स्पष्ट करती हैं। लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों का उपयोग करती है। “यह वास्तव में प्रकृति कैसे काम करती है, क्योंकि यह प्रकृति में हर चीज की मौलिक इकाई पर आधारित है, जो परमाणु संरचना है।” वास्तव में बहुत छोटा। और इसीलिए क्वांटम कंप्यूटिंग मेडिसिन में गेम-चेंजिंग तकनीक हो सकती है। क्वांटिनम के अध्यक्ष और मुख्य परिचालन अधिकारी टोनी उत्ले कहते हैं, “क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग एक ही समय में एक समस्या के विभिन्न समाधानों के एक समूह का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जा सकता है, और फिर इष्टतम समाधान के लिए पतन हो सकता है।” कैंब्रिज क्वांटम और हनीवेल क्वांटम सॉल्यूशंस के बीच एक सहयोग जो क्वांटम कंप्यूटिंग के भविष्य को चलाने के लिए काम कर रहा है। “और इसका कारण यह है कि यह क्वांटम भौतिकी के कुछ शानदार गुणों के कारण है।” क्वांटम कंप्यूटिंग बीचहेड की स्थापना दुनिया भर के वैज्ञानिक क्वांटम कंप्यूटरों का अध्ययन कर रहे हैं और यह देख रहे हैं कि चिकित्सा जगत में कुछ बड़े लाभ कमाने के लिए वे इस तकनीक का उपयोग कैसे कर सकते हैं। आईबीएम ने आईबीएम क्वांटम नेटवर्क बनाया है और स्टार्टअप्स से लेकर फॉर्च्यून 500 कंपनियों तक, विभिन्न सेटिंग्स में प्रौद्योगिकी के विकास और परीक्षण के लिए विभिन्न संगठनों के साथ साझेदारी कर रहा है। क्लीवलैंड क्लिनिक के साथ इनमें से एक साझेदारी “डिस्कवरी एक्सेलेरेटर” स्थापित करने के लिए तैयार है, जो हाइब्रिड क्लाउड, क्वांटम कंप्यूटिंग तकनीकों और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस पर उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग के माध्यम से स्वास्थ्य देखभाल को आगे बढ़ाने पर केंद्रित है। देश भर में कई लोग अब इस तकनीक का उपयोग मौजूदा कंप्यूटरों पर क्लाउड में टैप करके कर रहे हैं, लेकिन सीमित क्यूबिट एक्सेस के साथ। आईबीएम के पास जर्मनी और जापान जैसी जगहों पर क्वांटम कंप्यूटर पर काम करने वाले शोधकर्ता हैं और क्लीवलैंड क्लिनिक परिसर में देश की पहली आईबीएम की अगली पीढ़ी के 1,000+ क्विबिट क्वांटम सिस्टम स्थापित करेंगे, जिसका उपयोग वे क्वांटम कंप्यूटिंग की कई भविष्यवाणी की जांच में मदद करने के लिए कर रहे हैं। लाभ।लेकिन वे लाभ क्या हैं? ड्रग डिस्कवरी एंड डेवलपमेंट क्वांटम केमिस्ट्री एक मुख्य क्षेत्र है जिसमें क्वांटम कंप्यूटिंग मदद करने के लिए तैयार है। जेही कहते हैं, “इसका तत्काल आवेदन दवा की खोज में होगा।” जब वैज्ञानिक दवाएं बनाते हैं, तो वे एक प्रयोगशाला में बैठते हैं और उस दवा का गठन करने के लिए विभिन्न रासायनिक सूत्र विकसित करते हैं। “लेकिन हमारे लिए वास्तव में यह जानने के लिए कि क्या यह काम करने जा रहा है, हमें यह कल्पना करने में सक्षम होना चाहिए कि रासायनिक संरचना संरचना में कैसे अनुवादित होगी,” वह कहती हैं। यहां तक ​​कि अपने सबसे शक्तिशाली रूप में, आज के सुपरकंप्यूटर इस रासायनिक सूत्र को कागज पर बदलने की अपनी क्षमता में धीमी गति से चल रहे हैं ताकि रासायनिक यौगिक कैसा दिखेगा, इसका अनुकरण किया जा सके। और कई मामलों में, वे इस प्रकार का विश्लेषण नहीं कर सकते। जेही बताते हैं, “तो, हम बिना यह जाने कि वे कैसे दिखने वाले हैं, दवाओं को बनाना समाप्त कर देते हैं, जो वास्तव में एक दवा बनाने का इष्टतम तरीका नहीं है” जेही बताते हैं। “ऐसे यौगिकों का निर्माण करना समय की बर्बादी है जिनका कोई प्रभाव नहीं होने वाला है।” क्वांटम कंप्यूटर शोधकर्ताओं को इन आणविक संरचनाओं को बनाने और देखने की अनुमति देंगे और यह जानेंगे कि वे मानव शरीर के साथ कैसे जुड़ते और बातचीत करते हैं। असल में, उन्हें शारीरिक रूप से इसे बनाने से पहले पता चल जाएगा कि संभावित दवा काम करेगी या नहीं। क्लासिक कंप्यूटिंग से अपने अंतर के कारण, क्वांटम कंप्यूटर अनुकरण करने की अपनी क्षमता में सीमित नहीं हैं कि विभिन्न यौगिक कैसे प्रकट हो सकते हैं। दवाओं से बने यौगिकों का अनुकरण करने में सक्षम होने से विभिन्न प्रकार की स्थितियों का इलाज करने के लिए दवाओं की तेजी से खोज हो सकती है। रोग विश्लेषण आखिरकार, यह तकनीक रोग विश्लेषण में सहायता कर सकती है, आणविक स्तर पर काम कर कंप्यूटर/एआई को चिंतन करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, कैंसर के अणु और वे कैसे कार्य करते हैं, इसकी गहरी समझ हासिल करते हैं। जेही कहते हैं कि क्वांटम कंप्यूटिंग का इस्तेमाल पुरानी बीमारियों जैसी चीजों का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है। ये ऐसी स्थितियाँ हैं जिनके साथ लोगों को रहना और प्रबंधित करना चाहिए, और इस उदाहरण में कोई व्यक्ति कैसा महसूस कर रहा है, यह दिन-प्रतिदिन भिन्न हो सकता है, जैसे कि कोई व्यक्ति क्या खा रहा है, मौसम, या दवाएं जो वे ले रहे हैं। जेही कहते हैं, “एक मरीज के प्रक्षेपवक्र को एक तरह से दूसरे तरीके से बदलने के लिए बहुत सारी अलग-अलग संभावनाएं हैं।” वह जोर देकर कहती हैं कि अगर हमारे पास रोगियों का एक समूह है, और हमने उनकी बीमारी की यात्रा के दौरान उनके साथ हुई हर चीज पर कब्जा कर लिया है, तो उस समूह की तरह दिखने की नकल करना और फिर पारंपरिक का उपयोग करके उस पर इन विभिन्न हस्तक्षेपों के प्रभावों का अध्ययन करना बहुत चुनौतीपूर्ण है। कंप्यूटिंग। “यह बहुत जटिल हो जाता है, और हमारे पास जो कंप्यूटर हैं वे विभिन्न संभावनाओं के प्रभावों का विश्लेषण नहीं कर सकते। यह गड़बड़ हो जाता है,” जेही कहते हैं। लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग क्वांटम मशीन लर्निंग की पेशकश कर सकती है, जिसका अर्थ है कि आप विभिन्न सिमुलेशन और विभिन्न संभावनाओं को संभालने के लिए इस विशेष क्वांटम क्षमता का उपयोग करते हैं। क्लीवलैंड क्लिनिक, उदाहरण के लिए, यह देख रहा है कि कुछ मरीज जो सामान्य सर्जरी से गुजरते हैं उनकी प्रक्रियाओं के बाद दिल की जटिलताओं। “यह परिवर्तनकारी होगा यदि हम समय से पहले पहचान सकें कि सर्जरी के बाद दिल का दौरा पड़ने का सबसे ज्यादा खतरा किसे है, ताकि हम उन लोगों की बेहतर देखभाल कर सकें,” वह कहती हैं। क्लिनिक का वर्तमान डेटा सेट में 450,000 रोगियों के रिकॉर्ड शामिल हैं, और वर्तमान एआई/मशीन लर्निंग इसके माध्यम से बहुत धीमी और जटिल खोज करता है। क्लिनिक सिंथेटिक डेटा सेट बनाने के लिए मशीन लर्निंग दृष्टिकोण का उपयोग कर रहा है, एक छोटा समूह जो बहुत बड़े समूह की प्रतिकृति है। क्वांटम तकनीक बेहतर प्रदर्शन करने वाले मॉडल तैयार करने के लिए इस विश्लेषण में सुधार और गति ला सकती है। रोग का पता लगाना उत्ले कहते हैं, “कल्पना कीजिए कि आप एक सीटी स्कैन करवाते हैं।” “पहले से ही एआई समाधान मौजूद हैं। आयन हैं जिन्हें आप छवियों के उस सेट के माध्यम से चला सकते हैं और पूछ सकते हैं, ‘क्या यह कुछ ऐसा दिखता है जो कैंसर होगा?’ सीखने का काम करता है। अगर एआई ने 100,000 बार कुछ देखा है, तो वह अक्सर ऐसा कुछ और ढूंढ सकता है जो ऐसा दिखता है। लेकिन आज के क्लासिकल कंप्यूटर कुछ अपरिचित की पहचान करने के लिए सुसज्जित नहीं हैं। “वे ऐसे स्थान हैं जहां क्वांटम कंप्यूटर छवियों के बारे में सोचने और कहने में सक्षम होने के कारण बेहतर हो सकते हैं, ‘मैं दुर्लभ कैंसर या दुर्लभ स्थितियों का पता लगा सकता हूं कि आपके पास चीजों का एक विशाल पुस्तकालय नहीं है जो इस तरह दिखता है,” उत्ले कहते हैं . यह वह जगह भी है जहां शोधकर्ता क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग यह पता लगाने में सक्षम हो सकते हैं कि चीजें कैसी दिख सकती हैं। “क्वांटम कंप्यूटिंग की सुंदरता यह है कि यह क्वांटम भौतिकी में एक पूर्वाग्रह गठन है, यह अधिक संभावित डिजाइन है। और इसलिए आप इस बारे में सोचने में उनकी मदद करने के लिए उस संभावित डिजाइन का लाभ उठा सकते हैं,” उत्तरले कहते हैं। हम कितने दूर हैं? उत्तली का कहना है कि हम क्वांटम कंप्यूटिंग के एक उभरते हुए युग में हैं। क्वांटम कंप्यूटर मौजूद हैं और यह एक बड़ी बात है, लेकिन इस तकनीक का बहुत कुछ अभी शुरुआती चरण में है। “यह थोड़ा सा है जैसे हम इंटरनेट की शुरुआत में हैं और कह रहे हैं, चीजें कैसे चल रही हैं,” वे बताते हैं। अभी, क्वांटिनम जैसी कंपनियां क्वांटम और क्लासिक कंप्यूटर दोनों पर संगणना करने का प्रयास कर रही हैं, परिणामों की तुलना करें, और कहें, “हमें एक ही उत्तर मिल रहा है।” “तो, यह वह युग है जहां हम विश्वास बनाने में सक्षम हैं और कहते हैं कि ये क्वांटम कंप्यूटर वास्तव में सही ढंग से काम कर रहे हैं,” उत्ले बताते हैं। आपका शरीर एक तरह से जो उस डेटा को एक क्वांटम कंप्यूटर तक पहुंचाता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि क्या गलत है, और कैंसर और गैर-कैंसर के बीच अंतर बताने में सक्षम हो। यह तेजी से उपचार की अनुमति देगा और उन्हें विशिष्ट रोगी आबादी के लिए तैयार करेगा। “आज हम जो कर रहे हैं वह उससे थोड़ा कम सेक्सी लग सकता है, लेकिन शायद उतना ही महत्वपूर्ण भी है,” उत्तरले कहते हैं। यह सबसे अच्छा एन्क्रिप्शन कुंजी बनाने के लिए क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कर रहा है जिसे बनाया जा सकता है। चिकित्सा समुदाय, जो पहले से ही इसे निष्पादित करने के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग कर रहा है, रोगी डेटा को यथासंभव सुरक्षित रखने का एक बेहतर माध्यम होने के बारे में उत्साहित है। जून में, क्वांटिनम ने इनक्वांटो लॉन्च किया, जो क्वांटम कंप्यूटिंग सॉफ्टवेयर है जो कम्प्यूटेशनल केमिस्टों को अनुमति दे रहा है, जिनके पास अब तक केवल क्लासिकल कंप्यूटर ही थे। इस कदम ने उन समस्याओं के बारे में सोचने का अवसर पैदा किया जिन पर उन्होंने काम किया और वे क्वांटम कंप्यूटर के साथ क्या करेंगे। जैसे-जैसे क्वांटम कंप्यूटर वर्षों में उच्च प्रदर्शन करने वाले होते जाते हैं, उत्तली का कहना है कि सॉफ्टवेयर एक अणु को अलग करने जैसे कार्यों से बड़ी समस्याओं को हल करने के लिए जाएगा। “यह अगले दशक में होगा, जहां मुझे लगता है कि हम अगले 2 से 3 वर्षों में पहली तरह के वास्तविक उपयोग के मामले देखेंगे,” वे कहते हैं। अभी के लिए, इस तकनीक का उपयोग शास्त्रीय कंप्यूटरों के साथ मिलकर किया जाएगा। उत्तली का कहना है कि क्वांटम दुनिया में प्रगति और दवा धीमी और स्थिर गति से बढ़ती रहेगी, और आने वाले वर्षों में, हम देखेंगे कि चीजें शुरू हो रही हैं। क्लिक करें और फिर अंत में, यह “पूरी ताकत” निकालने के लिए। .



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