Problemstellung

Eine effiziente und zielgerichtete Nutzung Künstlicher Intelligenz (KI) in realen Anwendungsszenarien setzt detaillierte Kenntnisse und vor allem Erfahrung im Umgang und der Nutzung entsprechender Technologien und Konzepte voraus. Gerade für KMU sind die Einstiegshürden daher groß, um sich durch KI mit neuartigen Geschäftsmodellen und Produkten am Markt zu positionieren.

Dies gilt im gleichen Maße für neue innovative Ansätze zur Kombination von KI und Quantencomputing (QC). Zwar gibt es eine große Anzahl an Algorithmen für Quantencomputer, etwa auf Webseiten, in Lehrbüchern und wissenschaftlichen Publikationen – welcher Algorithmus jedoch in welcher Situation verwendet werden kann und wie KI-Methoden und Algorithmen auf einem herstellerspezifischen Quantencomputer ausgeführt werden können, verlangt ein umfassendes Verständnis der Theorie und Technologie. Selbst wenn passende Algorithmen gefunden werden, benötigt deren Umsetzung in ausführbare Programme, die einen Mehrwert liefern, tiefe Kenntnisse der Entwicklungsumgebung der jeweiligen Quantencomputer, als auch über die für MachineLearning essentiellen Daten für das Training von Modellen. 

Aufgrund der Komplexität und Neuartigkeit dieser technologischen Trends fehlt ein einfacher Zugang zum Knowhow, Daten, Algorithmen und Experten aus diesen Feldern und insbesondere der Wissensaustausch über offene Ökosysteme und Plattformen. 

Deshalb ist die Bildung einer breiten Community auf Basis einer gemeinsamen Plattform für den Wissens- und Technologieaustausch für Quantencomputing-gestütztes Maschinelles Lernen (ML) eine Chance, die Wirtschaft und insbesondere viele KMU zu befähigen, beide Technologiefelder zum Einsatz zu bringen und einen Zugang zu diesen zukünftigen Schlüsseltechnologien zu gewährleisten.

 

Lösungsansatz

Genau hier setzt das Konzept von PlanQK an. Ziel ist die Entwicklung einer offenen Plattform für quantenunterstützte Künstliche Intelligenz ‒ kurz QKI ‒ zur Schaffung und Förderung eines entsprechenden Ökosystems aus Künstlicher Intelligenz (KI)- & Quantencomputing (QC)-Spezialisten, Entwicklern konkreter QKI-Anwendungen sowie Nutzern, Kunden, Dienstleistern und Beratern. Die PlanQK-Plattform liefert damit die technische Basis für den Aufbau einer Community für quantenunterstützte Künstliche Intelligenz (QKI). Die zentralen Artefakte sind dabei entsprechende QKI-Algorithmen, Applikationen sowie Datenpools, die aus verschiedenen Quellen stammen können.

PlanQK-Vision und Konzeptidee

Die QKI-Plattform ermöglicht die Aufnahme von Algorithmen aus Quellen wie beispielsweise dem Web, veröffentlichten Artikeln oder Büchern. Neben ML- und QC-Algorithmen spielen auch Daten eine zentrale Rolle und sollen über die Plattform verbreitet und vertrieben werden können. Entsprechende Datenpools können beispielsweise aus öffentlich zugänglichen Quellen oder auch von Nutzern und Kunden der PlanQK-Plattform stammen. Diese Algorithmen und Datenpools werden in einer speziellen Datenbank, dem QKI-Algorithmus & Data Content Store abgelegt.

Eine öffentliche Community (analog zu einer Open-Source-Community) oder Spezialisten des PlanQK-Plattform-Betreibers können auf diese Datenbank zugreifen und die Algorithmen sowie die Datenpools analysieren, bereinigen und vereinheitlicht darstellen. Als Ergebnis wird jeder so qualitätsgesicherte Algorithmus und eine Reihe von Datenpools im QKI-Algorithmus bzw. QKI-Daten-Repository abgelegt. Die Datenpools dienen dabei zur Qualitätssicherung und Validierung indem sie es Kunden und der Community ermöglichen verschiedene QKI-Algorithmen zu vergleichen, beispielsweise indem die Datenpools als Trainings- und Testdaten genutzt werden.

Basierend auf den qualitätsgesicherten Algorithmen können nun Entwickler diese Algorithmen für die Ausführung auf einem Quantencomputer implementieren. Diese Programme, QKI-Apps genannt, werden ebenfalls qualitätsgesichert und im QKI-App Repository abgelegt.

Kunden der PlanQK-Plattform können dort nach Algorithmen und Daten suchen und entsprechende, qualitätsgesicherte Algorithmen und Datenpools kaufen, oder kostenlos bereitgestellte direkt verwenden. Ebenso können Programme, die solche Algorithmen implementieren, d.h. QKI-Apps, gesucht, gekauft oder ggf. kostenlos verwendet werden. Wenn ein Algorithmus oder ein Datenpool für ein bestimmtes Problem bzw. eine Domäne nicht gefunden wird oder wenn ein Algorithmus nicht durch ein Programm implementiert vorliegt, kann der Kunde entsprechende Anforderungen an die Community, Dienstleister oder auch den Plattform-Betreiber stellen.

Wenn ein Kauf getätigt wird, werden seitens der Plattform der Algorithmus bzw. das Programm und ggfs. entsprechende Datenpools automatisch paketiert und an den Quantencomputer übermittelt.