Ana Sayfa Kuantum Makine Öğrenimi Tensorflow Quantum ile Kuantum Makine Öğrenimi

Tensorflow Quantum ile Kuantum Makine Öğrenimi

Yazar
QTurkey
-
802
162

Kuantum bilişim ve yapay zekanın (artificial intelligence) potansiyel kesişimi, teknoloji tarihinin en büyüleyici gelişmelerinden biri olmayı vaat etmekte. Kuantum bilişimin ortaya çıkışıyla birlikte yapay zekayı kuantum hesaplama ile ortak payda da buluşturabilmek için yoğun bir çaba söz konusu. Bununla birlikte, kuantum bilgisayarların hesaplama gücü, günümüzde pratik olmayan birçok yapay zeka alanını hızlandırma potansiyeline de sahip.

Peki bu nasıl olucak?

Öncelikle yapay zeka ve kuantum hesaplamanın birlikte çalışması için ilk adım, kuantum mimarileri üzerinde çalışabilen makine öğrenimi modellerini yeniden tasarlamaktan geçmektedir. Kuantum bilişim ile oldukça ilgili olan Google, kuantum makine öğrenimi modelleri oluşturmak için bir çerçeve olan TensorFlow Quantum‘u duyurdu. Klasik makine öğrenimi için oldukça popüler ve başarılı bir çerçeve olan TensorFlow artık kuantum makine öğrenimi modellerini de oluşturabilmemizi sağlayacak.

O halde gelin, hep birlikte TensorFlow Quantum‘u kısaca tanıyalım.

Tensorflow Quantum Nedir?

TensorFlow Quantum (TFQ), hibrit kuantum-klasik makine öğrenimi modellerinin hızlı prototiplenmesi için bir kuantum makine öğrenimi kütüphanesidir. Kuantum algoritmaları ve uygulamalarıyla yapılan ilgili araştırmalarda TensorFlow içindeki Google’ın kuantum hesaplama çerçevelerinden yararlanabilir. TensorFlow Quantum’un ana fikri, TensorFlow programlama çerçevesi üzerinde kuantum algoritmalarını ve makine öğrenimi sistemlerini birleştirmektir. Google, bu yaklaşımı kuantum makine öğrenimi olarak ifade eder ve Google Cirq gibi son zamanlardaki kuantum hesaplama çerçevelerinden bazılarını kullanarak uygulayabilir.

Kuantum hesaplama ve yapay zeka söz konusu olduğunda cevaplamamız gereken ilk soru, kuantum mimarisinin ortaya çıkmasından yapay zekanın nasıl faydalanabileceğidir. Kuantum Makine Öğrenimi (Quantum Machine Learning), kuantum özelliklerinden yararlanabilen makine öğrenme modellerini ifade eden geniş bir terimdir. İlk kuantum makine öğrenimi uygulamaları geleneksel makine öğrenme modellerini yeniden düzenlemeye odaklanmıştır. Böylece kübit sayısıyla katlanarak büyüyen bir durum uzayında hızlı lineer cebir gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, kuantum donanımının evrimi, kuantum donanımının artan hesaplama kabiliyeti nedeniyle ampirik olarak çalışılabilen sezgisel yöntemlere dönüşen kuantum makine öğrenimi sınırlarını genişletmeyi başarmıştır. Gelişen ve özelleştirilen GPU’ların makine öğrenimi ve derin öğrenme için doğru altyapıyı sunması bu süreci anlamak için, bu duruma benzer bir örnek olarak söylenebilir.

TensorFlow Quantum, kuantum verilerine ve hibrit kuantum-klasik modellerin oluşturulmasına odaklanmaktadır. Cirq çerçevesinde tasarlanan kuantum hesaplama algoritmalarını ve mantığını bütünleştirir ve yüksek performanslı kuantum devre simülatörleriyle birlikte mevcut TensorFlow API’leriyle uyumlu kuantum hesaplama paradigmalarını sağlar.

TensorFlow Quantum Teknik Bakış

TensorFlow Quantum, makine öğrenimi araştırmacılarının kuantum veri kümelerini, kuantum modellerini ve klasik kontrol parametrelerini tek bir hesaplama grafiğinde tensörler olarak oluşturmalarına olanak tanır.
Mimari açıdan TFQ, TensorFlow, Cirq ve hesaplama donanımı ile etkileşimleri soyutlayan bir model sunar. Yığının üst kısmında işlenecek veriler bulunur. Klasik veriler doğal olarak TensorFlow tarafından işlenir; TensorFlow Quantum, hem kuantum devreleri hem de kuantum operatörlerinden oluşan kuantum verilerini işleme yeteneğini sunar.

Bir sonraki katmanı TensorFlow’da ki Keras API’sıdır. TensorFlow Quantum’un temel prensibi, özellikle Keras modelleri ve optimize edicileri ile TensorFlow çekirdeği arasındaki yerel entegrasyon ile, bu seviye yığının tüm genişliğini kapsamaktır. Keras model soyutlamalarının altında, kuantum katmanları ve klasik TensorFlow katmanları bağlandığında hibrit kuantum-klasik otomatik farklılaşmayı sağlayan farklılaştırıcılar bulunur. Katmanların ve farklılaştırıcıların altında, veri akışı grafiğini başlatan TensorFlow operasyonları yer almaktadır.

Yürütme açısından TensorFlow Quantum, kuantum makine öğrenimi modellerini eğitmek ve oluşturmak için aşağıdaki adımları izlemektedir:

  • Kuantum veri kümesi hazırlanması: Kuantum verileri, Cirq’de yazılmış bir kuantum devresi olarak belirtilen, tensörler olarak yüklenir. Tensör, bir kuantum veri kümesi oluşturmak için kuantum bilgisayarında TensorFlow tarafından yürütülür.
  • Kuantum sinir ağı modelini değerlendirme: Bu adımda, araştırmacı daha sonra bir TensorFlow hesaplama grafiğinin içine yerleştirecekleri Cirq kullanarak bir kuantum sinir ağını prototipleyebilir.
    Örnek veya Ortalama: Bu adım, (1) ve (2) adımlarını içeren çeşitli çalışmalarda ortalama alma yöntemlerinden yararlanır.
  • Klasik bir sinir ağları modelini değerlendirme: Bu adım, önceki adımlarda çıkarılan önlemler arasında bu tür korelasyonları damıtmak için klasik derin sinir ağlarını kullanır.
  • Maliyet işlevini değerlendirme: Geleneksel makine öğrenimi modellerine benzer şekilde TFQ bu adımı bir maliyet işlevini değerlendirmek için kullanır. Bu, kuantum verisi etiketliyse modelin sınıflandırma görevini ne kadar doğru gerçekleştirdiğine veya görevin denetimliğine göre diğer ölçütlere dayanabilir.
  • Degradeleri Değerlendirme ve Parametreleri Güncelleme: Maliyet fonksiyonunu değerlendirdikten sonra, hat üzerindeki (pipeline) serbest parametrelerin maliyeti düşürmesi beklenen bir yönde güncellenmesi gerekir.

TensorFlow ve Cirq kombinasyonu, TFQ’u daha basit ve tanıdık bir programlama modeli de dahil olmak üzere bir dizi yetenekle ve aynı zamanda birçok kuantum devresini eş zamanlı olarak eğitme ve yürütme kabiliyeti sağlar.

Kuantum bilişim ve makine öğrenimi arasında köprü kurma çabaları henüz çok yeni aşamalardadır. Kesinlikle, TFQ bu alandaki en önemli kilometre taşlarından birini ve hem kuantum hem de makine öğreniminde en iyi girişimlerden bazılarını temsil eder.

TFQ hakkında daha fazla ayrıntı projenin web sitesinde bulunabilir.

İnternet Sitesi: https://www.tensorflow.org/quantum/

Kurulum: https://www.tensorflow.org/quantum/install

TensorFlow Quantum çerçevesi bağlamında, kuantum makine öğrenimi iki ana bileşen etrafından tanımlanabilir:

  1. Kuantum Veri Kümeleri
  2. Hibrit Kuantum Modelleri

1. Kuantum Veri Setleri

Kuantum veri setleri (Quantum datasets), doğal veya yapay bir kuantum sisteminde meydana gelen, oluşan herhangi bir veri kaynağıdır. Bu veriler, kuantum mekanik deneylerden kaynaklanan klasik veriler veya bir kuantum cihazı tarafından doğrudan üretilen ve daha sonra girdi olarak bir algoritmaya beslenen veriler olabilir.

Kuantum üzerindeki hibrit kuantum-klasik makine öğrenimi uygulamalarının aşağıda açıklanan nedenlerden ötürü sadece klasik olan makine öğrenimine göre kuantum avantajı sağlayabileceğine dair bazı kanıtlar bulunmaktadır. Başlıca kanıt; kuantum veri setlerinin, süper pozisyon ve dolaşıklık göstermesi ve veriyi temsil veya saklamak için üstel miktarda klasik hesaplama kaynağı gerektirebilecek ortak olasılık dağılımlarına yol açmasıdır.

2. Hibrit Kuantum Modelleri

Tıpkı makine öğreniminin modelleri eğitilmiş veri kümelerinden (training datasets) genelleştirebildiği gibi, kuantum makine öğrenimi de kuantum modellerini kuantum veri kümelerinden genelleştirebilir. Bununla birlikte, kuantum işlemciler hala oldukça küçük ve gürültülü olduklarından, kuantum modelleri yalnızca kuantum işlemcileri kullanarak kuantum verilerini genelleştiremez. Hibrit kuantum modelleri, kuantum bilgisayarların geleneksel hızlandırıcılarla birlikte çalışan donanım hızlandırıcıları olarak en performanslı olacağı bir çözüm sunmaktadır. Bu model TensorFlow için mükemmeldir çünkü zaten CPU’lar, GPU’lar ve TPU’lar arasında heterojen hesaplamayı desteklemektedir.

Hibrit Kuantum Modellerin İzinde

Hibrit kuantum modelleri oluşturmanın ilk adımı kuantum operasyonlarını yararlı bir şekilde yürütebilmektir. Bunu yapmak için, TensorFlow Quantum, kuantum devrelerini yürütmek için açık kaynaklı bir çerçeve olan Cirq’a güveniyor. Cirq, kuantum hesaplama için gerekli olan kübitler, kapılar, devreler ve ölçüm operatörleri gibi temel yapıları içerir. Cirq’in arkasındaki fikir, kuantum uygulamalarının temel yapı taşlarını soyutlayan basit bir programlama modeli sağlamaktır.

Güncel sürüm aşağıdaki temel yapı taşlarını içerir:

  • Devreler: Cirq’te bir Cirquit, bir kuantum devresinin en temel biçimini temsil eder. Bir Cirq Circuit, kübitler üzerinde soyut bir zaman sırasında gerçekleştirilebilecek işlemleri içeren bir “Anlar” koleksiyonu olarak temsil etmeyi sağlar.
  • Çizelgeler ve Cihazlar: Bir çizelge, kapıların zamanlaması ve süresi hakkında daha ayrıntılı bilgi içeren kuantum devresinin başka bir şeklidir. Kavramsal olarak, çizelgeler, bir dizi ScheduledOperations (Zamanlanmış Operasyonlar) öğesinin yanı sıra zamanlamanın çalıştırılmasını amaçlayan tanımı cihaz üzerinde oluşturur.
  • Mantık Kapıları: Cirq’te mantık kapıları, kübit koleksiyonlarına ilişkin soyut operasyonlar yürütülmesini sağlar.
  • Simülatörler: Cirq, devreleri ve programları çalıştırmak için kullanılabilecek bir Python simülatörü içermektedir. Simülatör mimarisi, oldukça karmaşık devreler çalıştırmasına izin veren birden çok iş parçacığı ve CPU arasında ölçeklenebilirdir.
Post Views: 1.851
Bu içeriği paylaş
Önceki İçerikYeni NMR tekniğiyle elmas tabanlı kuantum algılama
Sonraki İçerikKuantum Bilgisayımın Ticari Yönleri – 1
Avatar
QTurkey
https://qturkey.org
QTurkey, Türkiye’deki kuantum teknolojileriyle ilgili faaliyetler için bir iletişim ve işbirliği ağıdır. “Kuantum Programlamaya Giriş” çalıştayları düzenliyor, ilgili konulardaki ilgili öğrenciler için çalışma grupları ve toplantılar organize ediyoruz ve ülke düzeyinde kuantum meraklıları için bir buluşma alanı oluşturabilme amacıyla hareket ediyoruz.

İlgili HaberlerYazarın Diğer İçerikleri

162 YORUMLAR

  1. Thanks for your strategies. One thing I’ve got noticed is that banks as well as financial institutions know the spending patterns of consumers and also understand that a lot of people max out there their cards around the breaks. They properly take advantage of this kind of fact and then start flooding ones inbox as well as snail-mail box along with hundreds of 0 APR credit card offers just after the holiday season ends. Knowing that when you are like 98 in the American general public, you’ll jump at the possible opportunity to consolidate credit card debt and move balances towards 0 rate credit cards.

  2. I’m really impressed with your writing skills as well as with the layout on your weblog. Is this a paid theme or did you customize it yourself? Anyway keep up the nice quality writing, it?s rare to see a nice blog like this one these days..

  3. I have realized some new issues from your site about desktops. Another thing I’ve always considered is that computers have become something that each household must have for many reasons. They offer convenient ways in which to organize the home, pay bills, go shopping, study, tune in to music as well as watch television shows. An innovative solution to complete these types of tasks is to use a mobile computer. These pc’s are mobile ones, small, powerful and portable.

  4. Youre so cool! I dont suppose Ive read something like this before. So nice to find anyone with some unique ideas on this subject. realy thanks for beginning this up. this web site is something that’s needed on the internet, someone with a little originality. helpful job for bringing something new to the web!

  5. Hello would you mind sharing which blog platform you’re working with? I’m looking to start my own blog soon but I’m having a hard time selecting between BlogEngine/Wordpress/B2evolution and Drupal. The reason I ask is because your design seems different then most blogs and I’m looking for something unique. P.S Sorry for being off-topic but I had to ask!

  8. I have noticed that car insurance corporations know the cars and trucks which are at risk from accidents and various risks. Additionally, these people know what type of cars are given to higher risk plus the higher risk they have got the higher the actual premium charge. Understanding the easy basics involving car insurance just might help you choose the right sort of insurance policy that may take care of your wants in case you get involved in an accident. Many thanks sharing the ideas with your blog.

  9. When I originally commented I clicked the “Notify me when new comments are added” checkbox and now each time a comment is added I get four emails with the same comment. Is there any way you can remove people from that service? Bless you!

  12. Thanks for your posting. One other thing is when you are advertising your property alone, one of the challenges you need to be alert to upfront is how to deal with home inspection records. As a FSBO owner, the key about successfully transferring your property plus saving money about real estate agent commissions is awareness. The more you understand, the more stable your property sales effort is going to be. One area in which this is particularly significant is information about home inspections.

  14. Thanks for your marvelous posting! I actually enjoyed reading it, you may be a great author.I will always bookmark your blog and may come back later in life. I want to encourage you to continue your great job, have a nice evening!

  20. Hello there, just turned into aware of your weblog via Google, and found that it’s truly informative. I?m going to watch out for brussels. I will appreciate when you continue this in future. Lots of other people might be benefited out of your writing. Cheers!

  27. When I initially commented I clicked the “Notify me when new comments are added” checkbox and now each time a comment is added I get several e-mails with the same comment. Is there any way you can remove people from that service? Thank you!

  37. Good day I am so grateful I found your weblog, I really found you by error, while I was browsing on Google for something else, Regardless I am here now and would just like to say cheers for a remarkable post and a all round entertaining blog (I also love the theme/design), I don’t have time to browse it all at the minute but I have bookmarked it and also included your RSS feeds, so when I have time I will be back to read more, Please do keep up the excellent work.

  45. Hello! I could have sworn I’ve been to this blog before but after going through a few of the posts I realized it’s new to me. Regardless, I’m definitely happy I stumbled upon it and I’ll be book-marking it and checking back regularly.

  46. I am extremely impressed with your writing skills and also with the layout on your blog. Is this a paid theme or did you modify it yourself? Either way keep up the excellent quality writing, it?s rare to see a great blog like this one these days..

  49. Oh my goodness! Impressive article dude! Thanks, However I am experiencing issues with your RSS. I donít understand why I can’t join it. Is there anybody else having identical RSS issues? Anybody who knows the answer can you kindly respond? Thanks!!

  51. I’m no longer positive the place you’re getting your information, but good topic.I needs to spend some time learning much more or figuring out more.Thanks for magnificent information I used to bein search of this information for my mission.

  58. Hiya, I am really glad I’ve found this information. Today bloggers publish just about gossips and internet and this is really irritating. A good web site with exciting content, that’s what I need. Thanks for keeping this website, I’ll be visiting it. Do you do newsletters? Cant find it.

  61. What i don’t realize is if truth be told how you are no longer really much more neatly-favored than you might be right now. You are very intelligent. You understand thus considerably when it comes to this matter, produced me individually imagine it from numerous various angles. Its like women and men aren’t fascinated until it is one thing to do with Woman gaga! Your individual stuffs great. Always take care of it up!

  65. Hi there, just became aware of your blog through Google, and found that it is really informative. I’m gonna watch out for brussels. I will be grateful if you continue this in future. Lots of people will be benefited from your writing. Cheers!

  70. I used to be recommended this blog by way of my cousin. I amno longer certain whether this submit is written by way of him as nobody else recognize such specified approximately my difficulty.You’re wonderful! Thanks!

  74. Thanks for your article. I would also like to say that your health insurance agent also works well with the benefit of the actual coordinators of the group insurance policy. The health broker is given a list of benefits needed by individuals or a group coordinator. What any broker does indeed is look for individuals and also coordinators that best fit those demands. Then he reveals his suggestions and if each party agree, this broker formulates binding agreement between the 2 parties.

  76. I really believe that a foreclosed can have a important effect on the borrower’s life. House foreclosures can have a 6 to decade negative effect on a borrower’s credit report. A borrower who have applied for home financing or any loans for instance, knows that the worse credit rating is actually, the more challenging it is for any decent mortgage loan. In addition, it could affect the borrower’s ability to find a decent place to lease or hire, if that will become the alternative houses solution. Interesting blog post.

  84. Hey! Do you know if they make any plugins to help with Search Engine Optimization? I’m trying to get my blog to rank for some targeted keywords but I’m not seeing very good results. If you know of any please share. Thank you!

  95. Thanks for calling order clomid uk Ahead of the meeting, there already were signs of trouble. A new Israeli push to build hundreds of new homes in Jewish settlements and fresh fighting in the Hamas-ruled Gaza Strip underscored the tough road ahead.

  117. We’re a group of volunteers and starting a new scheme in our community. Your web site offered us with valuable information to work on. You’ve done an impressive job and our entire community will be grateful to you.

  122. I acquired more something totally new on this losing weight issue. One issue is that good nutrition is especially vital when dieting. A big reduction in junk food, sugary food items, fried foods, sweet foods, red meat, and white colored flour products may perhaps be necessary. Possessing wastes organisms, and poisons may prevent desired goals for shedding fat. While specific drugs for the short term solve the issue, the terrible side effects are not worth it, and in addition they never provide more than a short-term solution. This is a known idea that 95 of fad diet plans fail. Thank you for sharing your opinions on this web site.

  124. Undeniably believe that which you said. Your favorite reason seemed to be on the internet the easiest thing to be aware of. I say to you, I definitely get irked while people consider worries that they plainly do not know about. You managed to hit the nail upon the top and defined out the whole thing without having side effect , people can take a signal. Will likely be back to get more. Thanks

  137. Hi there, just became aware of your blog through Google, and found that it’s really informative. I am gonna watch out for brussels. I will appreciate if you continue this in future. Lots of people will be benefited from your writing. Cheers!

  143. Your storytelling abilities are nothing short of incredible. Reading this article felt like embarking on an adventure of its own. The vivid descriptions and engaging narrative transported me, and I can’t wait to see where your next story takes us. Thank you for sharing your experiences in such a captivating way.

  148. Your passion and dedication to your craft radiate through every article. Your positive energy is infectious, and it’s evident that you genuinely care about your readers’ experience. Your blog brightens my day!

  149. I’ve discovered a treasure trove of knowledge in your blog. Your unwavering dedication to offering trustworthy information is truly commendable. Each visit leaves me more enlightened, and I deeply appreciate your consistent reliability.

  152. I am continually impressed by your ability to delve into subjects with grace and clarity. Your articles are both informative and enjoyable to read, a rare combination. Your blog is a valuable resource, and I am sincerely grateful for it.

  154. I wanted to take a moment to express my gratitude for the wealth of invaluable information you consistently provide in your articles. Your blog has become my go-to resource, and I consistently emerge with new knowledge and fresh perspectives. I’m eagerly looking forward to continuing my learning journey through your future posts.

  157. Someone essentially help to make seriously posts I would state. This is the first time I frequented your website page and thus far? I amazed with the research you made to make this particular publish incredible. Great job!

  159. Your dedication to sharing knowledge is unmistakable, and your writing style is captivating. Your articles are a pleasure to read, and I consistently come away feeling enriched. Thank you for being a dependable source of inspiration and information.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz