Über PlanQK

Wir entwickeln eine Plattform und ein Ökosystem für Quantenunterstützte Künstliche Intelligenz, kurz PlanQK. Nutzer sollen dabei auf einen Quanten-AppStore zugreifen können, Entwickler auf einfache Weise Quantum-Plattformen nutzen und Spezialisten Konzepte bereitstellen, die Quantum Computing einfach zugänglich machen.

Brauchen Anwendungen der künstlichen Intelligenz auch noch Quantum Computing?

Anwendungen der KI verbrauchen mehr und mehr Rechenzeit. Aktuell wird schon spezielle Hardware (Grafikkarten, neuromorphe Chips) eingesetzt, um den Bedarf an Rechenkapazität abzudecken. Auf die Dauer wird aber ein echter „Quantensprung“ in Bezug auf die Rechenleistung nötig, wenn man die Möglichkeiten noch erweitern will.

Warum sollte man für die neue Technik Quantum Computing gleich mit künstlicher Intelligenz beginnen?

Kurzfristig rechnet man mit sog. Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers (NISQs), die noch nicht die Zuverlässigkeit von klassischen Computern erreichen können. Doch gerade KI lebt von der zufälligen Variation in den Berechnungen, die auf klassischen Rechnern aufwändig erzeugt wird, für NISQ-Systeme aber ganz natürlich und unvermeidbar ist.

 

Das Problem: Zur Entwicklung von KI-Anwendungen, die von Quantencomputern profitieren können, braucht man neben der Domänen- und KI-Expertise noch Wissen über die speziellen Quantum-Hardware-Plattformen und wie man alles verbindet. Diese Kombination aus Fähigkeiten ist für Unternehmen schwer aufzubauen!

Die Lösung: Eine Community aus unterschiedlichen Experten, die durch technisch sinnvolle Schnittstellen zusammenarbeiten können, kurz PlanQK.

  • Nutzer können auf einen Quanten-AppStore zugreifen und sich die Lösungen für ihr Unternehmen zusammenstellen oder in Auftrag geben.
  • Entwickler können auf einfache Weise Quantum-Plattformen nutzen und so ihre KI-Algorithmen erweitern und verbessern.
  • Spezialisten stellen Konzepte bereit, die Quantum Computing auch ohne spezielle Expertise einfach zugänglich

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Projekt

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.