KVANTUMSZÁMÍTÁSTECHNIKA KATONAI ÉS POLGÁRI KÖRNYEZETBEN - A mesterséges intelligencián innen, vagy már túl?

1. Mesterséges Intelligencia Műhely NKE Hadtudományi és Honvédtisztképző Kar, Magyar Hadtudományi Társaság, MH Kiberműveleti Parancsnokság Robothadviselés 2022 – Robottechnológia és Kiberbiztonság tudományos konferencia 2022. november 30. | Budapest | NKE Zrínyi Miklós Laktanya és Egyetemi Campus KVANTUMSZÁMÍTÁSTECHNIKA KATONAI ÉS POLGÁRI KÖRNYEZETBEN A mesterséges intelligencián innen, vagy már túl? Kollár Csaba

3. információbiztonság humán aspektusa biztonságtudatosság fejlesztése ember-robot interakció emberi oldala intelligens városok és épületek 1. Hogyan oldjunk meg (közel) valós időben komplex problémákat? 2. Hogyan ismerjük meg és alakítsuk a sokdimenziós, egymáshoz kapcsolt komplex rendszereket? 3. Hogyan mérjük a marginális változásokat? 4. Hogyan tudjuk az idő természetes folyamát megelőzni? 5. Mit jelent, és hogyan szerezhető meg a kvantumfölény? kibernetika reneszánsza TÁRSADALMI VETÜLETEI GAZDASÁGI HATÁSAI A MESTERSÉGES INTELLIGENCIA

4. 4.0 ÖKOSZISZTÉMA

5. Köz- igazgatás 4.0 Logisztika 4.0 Ipar 4.0 Egészség 4.0 Mező- gazdaság 4.0 Szolgál- tatás 4.0 Tanács- adás 4.0 Innováció 4.0 Szak- képzés 4.0 Robotizáció Kiber-fizikai rendszerek BDA (I)IoT szenzorok Mobil- technológia GIS GPS Biztonság(i) (kamerák) Közösségi média AR VR MR Hálózatok Felhő MI Tudomány 4.0 Szimu- láció 3D nyomtatás (Ipari) metaverzum Blokklánc Had- tudomány 4.0 Kiképzés 4.0 KVANTUM

6. BEVEZETÉS A KVANTUM VILÁGÁBA

7. Miniatürizálás 2 nm – 2024 3 nm – 2022 5 nm – 2020 7 nm – 2018 10 nm – 2016 14 nm – 2014 22 nm – 2012 32 nm – 2009 45 nm – 2007 65 nm – 2005 90 nm – 2003 130 nm – 2001 180 nm – 1999 250 nm – 1996 350 nm – 1993 600 nm – 1990 800 nm – 1987 1 µm – 1984 1.5 µm – 1981 3 µm – 1977 6 µm – 1974 10 µm – 1971 MOORE TÖRVÉNYE

8. „Nature isn't classical, dammit, and if you want to make a simulation of nature, you'd better make it quantum mechanical, and by golly it's a wonderful problem, because it doesn't look so easy.” „A természet nem klasszikus, a fenébe is, és ha a természet szimulációját akarod készíteni, akkor inkább kvantummechanikussá tedd, és ez egy csodálatos probléma, mert nem tűnik olyan egyszerűnek.” RICHARD P. FEYNMAN GONDOLATA

9.  Kis méreteknél az anyag pontszerűsége (pontos helyzete) elmosódik.  A rendszer pillanatnyi állapotát hullámfüggvény ábrázolja, a mérhető tulajdonságok valószínűségi eloszlását írjuk le. KVANTUMELMÉLET ALAPGONDOLATOK 1. Szuperpozíció: itt is vagyok, ott is vagyok, a macska élő is, meg nem is, hoztam ajándékot, meg nem is, a feldobott pénz egyszerre fej is, meg írás is, elektron helyzete az atommag körül. 2. A mérés megváltoztatja a kvantumbitet. 3. A kvantumbitek összefonódhatnak, s amikor mérést hajtunk végre az egyiken, az befolyásolja a másik állapotát is.

10.  Rendelkeznünk kell vele, hogy kivédjük a másik fél kvantumtámadását  Megoldást jelent a jelenlegi technológiák és módszerek hatékonyságának növelésére, majd leváltására  Precizitás: a jelenleginél nagyságrendekkel pontosabb mérés  Új lehetőségek: a jelenlegi technológia keretein történő túlmutatás MIÉRT JÓ/KELL A KVANTUMOT HASZNÁLNI?

11. KVANTUM A GYAKORLATBAN

12. Kvantum- technológia Kvantum- érzékelés Kvantum- kommuni- káció Kvantumos szimuláció Kvantum- számítás- technika

13.  Szenzortechnológia fejlődése  Nagyon pontos érzékelők  Marginális változások érzékelése  Cél: idő, gyorsulás, mágneses mező, elektromágneses sugárzás mérésére  Bevezetés:  Néhány éven belül a navigáció területén  10+ év a továbbfejlesztett radar számára KVANTUMÉRZÉKELÉS 1.

14.  Felhasználás  Pénzügyi ügyletek ellenőrzése  Intelligens elektromos hálózatok dinamikus szabályozása  GPS rendszerek  Földrengések és vulkánkitörések szeizmográfiai előrejelzésére  Olaj- és gáztartalékok földalatti feltárására,  Nagy építési projektek alatti talaj szilárdságának érzékelésére anélkül, hogy fúrólyukakat kellene ásni  Kvantumgyorsulásmérők autonóm járművekbe  Orvosi alkalmazások: MRI, PET javítása  Lidar és radar fejlesztése hírszerzési, megfigyelési és felderítési célokra KVANTUMÉRZÉKELÉS 2.

15.  A fény kvantumtulajdonságait használó jelek továbbítása  Információ fénysebességgel történő szállítása (foton)  Kvantumtitkosítás – „feltörhetetlen”  Biztonságos, nehezen lehallgatható kommunikáció  Kvantumérzékelők és számítógépek hálózatba kapcsolása – kvantuminternet  Bevezetés:  Kínában, az EU-ban és Japánban már kereskedelmi forgalomban kapható kommunikációs biztonsági alkalmazások érhetők el  Hálózati alkalmazások még 10+ év múlva KVANTUMKOMMUNIKÁCIÓ ÉS -INFORMÁCIÓ

16.  Gyógyhatású molekulák gyors beazonosítása  Hatékony műtrágyagyártás  Gazdasági folyamatok szimulációja, modellezése  Ipari és katonai metaverzumok  Vegyi- és biológiai fegyverek hatásának szimulációja  Bevezetés:  Jelenleg már zajlanak  Kvantumszámítástechnika bevezetésével párhuzamosan KVANTUMOS SZIMULÁCIÓ

17. KVANTUMSZÁMÍTÁSTECHNIKA  Új számítási technológia, amelyik egyszerre képes nagy mennyiségű információt feldolgozni  Bevezetés:  Speciális alkalmazások 5 éven belül  A legfontosabb alkalmazások 10 éven belül  Három, ismertebb algoritmus:  Shor-algoritmus  Grover-algoritmus  Harrow-Hassidim-Lloyd (HHL) algoritmus

18. Bontsunk fel számokat prímszámok szorzatára (RSA titkosítás)! Hagyományos módszerrel: • Átlagos számítógépen 60 jegyű szám 10 perc, 1024 jegyű szám 1054 év • Ahogy a számjegyek száma növekszik, exponenciális növekedés a megoldási időben • Kiszámolni nehéz, ellenőrizni könnyű Kvantum módszerrel: • 1024 jegynél kb. 1 nap alatt Kvantum sokkal gyorsabb, mint a hagyományos. Eredmény: az RSA titkosítást belátható időn belül fel lehet törni (-) Felhasználás: interneten keresztül továbbított érzékeny információk visszafejtése (online kereskedelem, nemzetbiztonság), blokklánc protokoll biztonságának megsemmisítése PRÍM-FAKTORIZÁCIÓ (SHOR-ALGORITMUS)

19. Van egy sok (n) adatból álló adatsorunk (pl.: telefonkönyv). Kinek a száma a +36-1-758-4321? Hagyományos módszerrel • Legrosszabb esetben n-1 lekérdezés kell • Az adatbázis nagyságával arányos nő a lekérdezések száma és ideje Kvantum módszerrel • n a keresési idő Kvantum 4-szer gyorsabb, mint a hagyományos. Eredmény: hatékonyabb keresés (+) Felhasználás: logisztika, ellátási lánc optimalizálása, szállítási útvonaltervezés, pénzügyi menedzsment, és az összetett fizikai rendszerek (például nukleáris vagy időjárási rendszerek) modellezése ADATKERESÉS (GROVER-ALGORITMUS)

20. • Javítja a mesterséges intelligenciában használt gépi tanulási algoritmusokat • Időhatékonyság: exponenciálisan gyorsabb, mint a klasszikus számítógép • Általános lineáris algebrai problémák megoldása: • Fourier-transzformáció • Saját-vektor és sajátérkék keresés • Lineáris egyenlethalmazok megoldása 2n dimenziós vektortereken keresztül polinomiális időben GÉPI TANULÁS (HHL-ALGORITMUS)

21. KATONAI PÉLDÁK

23. KVANTUMÉRZÉKELÉS – HELYHEGHATÁROZÁS  GPS használata nem lehetséges/megengedett  A Föld gravitációs és mágneses mezőinek kis eltérései vannak (anomáliák), ezek helyről helyre változnak  Egy érzékeny gravitométer vagy magnetométer pontos méréseket végezhet a helyi mezőkről, és összehasonlíthatja azokat ezen anomáliák térképeivel, hogy külső kommunikáció nélkül navigálhasson  Továbbfejlesztett gyorsulásmérők: önálló inerciális navigációs rendszereket (INS): a merülő tengeralattjárók a jelenleg lehetségesnél 1000-szer pontosabban rögzítsék helyzetüket + A navigációs technika teljes egészében az üzemeltető járművön belüli mezőkön alapul, nem igényel külső kommunikációt, nem lehallgatható, és rendkívül nehéz akadályozni - A helyi mágneses tereket előre fel kell térképezni a navigálni kívánt régióban, ami a tiltott területeken kihívást jelenthet

24. KVANTUMÉRZÉKELÉS – KVANTUMKÉPALKOTÁS  Szellemképalkotás  Távoli objektumok észlelésére nagyon gyenge megvilágítási sugarak segítségével  Füstön, felhőkön való „átlátás” képessége  Földről, pilóta nélküli légi járművekről vagy műholdakról származó nagy távolságú hírszerzési, megfigyelési és felderítési célok  Nagyobb felbontás a normál képalkotáshoz képest  Kvantummegvilágítás  kvantumradarnak egyedülállóan hatékonynak kell lennie az alacsony reflexiós célpontok nagyon zajos háttér előtti észlelésére  Hatékony a lopakodó repülőgépek észlelésére  Nehezebben a radart felderíteni

25. KVANTUMKOMMUNIKÁCIÓ  Kiberhadviselés  Kvantumkulcs-elosztás (QKD)  Optikai kábelen, szabadban, műholdon keresztül  Kódolt kommunikáció feltörése, feltörés elleni védelem  Új titkosítási algoritmusok  Kína  (katonai) Kvantumműhold

26. JÁTSZÓTÉR

27. ARDUINO

28. IBM QUANTUM

29. QUANTUMPLAYGROUND

30. MERRE TOVÁBB?

31.  Kutatásokat kell végezni a kvantumtechnológiák fejlesztéséből adódó problémák, következmények, fenyegetések és választási lehetőségek megértése érdekében  Új katonai doktrínákra, katonai forgatókönyvek és tervek frissítésére, módosítására vagy létrehozására van szükség  A Kvantumkorszak új technikák és fegyverek kifejlesztését és/vagy beszerzését irányozza elő  Civil-katonai együttműködés: nemzeti kvantumtechnológiai erőforrások hatékony felhasználása  (katonai) kvantumkonkurencia folyamatos monitorozása  Kvantumelőny/fölény megszerzése és megtartása: kvantumtechnológiával kapcsolatos kutatási eredmények titkosítása, kvantumtechnológia exportjának korlátozása/tiltása  Elérkezünk a kvantumhadviselés korszakába

32. Dr. Kollár Csaba PhD kibernetikus, tudományos főmunkatárs, Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mesterséges Intelligencia Műhely szakértő, Magyar Hadtudományi Társaság oktató, témavezető, Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katonai Műszaki Doktori Iskola https://www.linkedin.com/in/drkollarcsaba | http://www.slideshare.net/drkollarcsaba KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!

33. A FELHASZNÁLT KÉPEK FORRÁSA • https://pixabay.com/illustrations/quantum-physics-wave-particles-4550602/ • https://pixabay.com/photos/quantum-computer-processor-computer-3679893/ • https://pixabay.com/photos/sea-beach-cloud-ocean-healing-4590984/ • https://pixabay.com/photos/brussel-atomium-landmark-958408/G • https://en.wikipedia.org/wiki/Moore%27s_law#/media/File:Moore's_Law_Transistor_Count_1970-2020.png • https://www.3szek.ro/load/cikk/152577/a-szo-mint-anyag • https://pixabay.com/photos/board-electronics-computer-453758/ • https://pixabay.com/photos/physics-quantum-mechanics-3864564/ • https://images.nature.com/original/magazine-assets/d41586-021-03476-5/d41586-021-03476-5_19875842.jpg • https://wallpapercave.com/w/wp2865111 • Michal Krelina: Quantum technology for military applications. EPJ Quantum Technology (2021) 8:24, 23 p. • https://pixabay.com/photos/lego-toys-figurines-crowd-many-1044891/ • https://pixabay.com/photos/architecture-buildings-cars-city-1837176/ • https://pixabay.com/photos/mountains-field-clouds-sunlight-3048299/

KVANTUMSZÁMÍTÁSTECHNIKA KATONAI ÉS POLGÁRI KÖRNYEZETBEN - A mesterséges intelligencián innen, vagy már túl?

KVANTUMSZÁMÍTÁSTECHNIKA KATONAI ÉS POLGÁRI KÖRNYEZETBEN - A mesterséges intelligencián innen, vagy már túl?

Recomendados

Más contenido relacionado

Más de Csaba KOLLAR (Dr. PhD.)

Más de Csaba KOLLAR (Dr. PhD.)(20)

KVANTUMSZÁMÍTÁSTECHNIKA KATONAI ÉS POLGÁRI KÖRNYEZETBEN - A mesterséges intelligencián innen, vagy már túl?