FreepikŠiandien vis daugiau mokslo sričių remiasi duomenų analize, dirbtiniu intelektu (DI) ir mašininiu mokymusi. Tačiau klasikinių kompiuterių galimybės sparčiai artėja prie savo ribų. Kvantiniai skaičiavimai atveria naujus horizontus – jie leidžia apdoroti itin sudėtingus duomenis ir rasti sprendimus, kurie iki šiol atrodė neįmanomi.
Prieš kelerius metus Vilniaus universitetas (VU) pradėjo ambicingą projektą – įkūrė Duomenų centrą mašininiam mokymui ir kvantiniams skaičiavimams gamtos ir biomedicinos mokslų srityse. Šis centras tapo jungtimi tarp aukšto našumo skaičiavimų (HPC), DI ir kvantinių technologijų.
Duomenų centro vadovės prof. Jurgitos Markevičiūtės teigimu, projekto metu kuriama infrastruktūra didelės apimties moksliniams duomenims kaupti, analizuoti ir dalintis viešai. Centras taip pat prisideda prie Lietuvoje analogų neturinčio kvantinių algoritmų ir modelių kūrimo bei šios vis didesnį pagreitį pasaulyje įgaunančios technologijos vystymo.
VU„Įgyvendinant projektą „Kvantinių mašininio mokymosi metodų kūrimas ir validavimas naudojant parengtus duomenų rinkinius“ jau parodyta, kad net turint ribotą prieigą prie kvantinių kompiuterių galima kurti naujus, efektyvesnius algoritmus, kurie ateityje leis pasiekti proveržių medicinos, logistikos ar medžiagų mokslo srityse“, – sako VU Matematikos ir informatikos fakulteto (MIF) mokslo reikalų prodekanas ir Duomenų centro vieno iš projektų mokslinis vadovas prof. dr. Remigijus Paulavičius.
Tai pirmasis kvantinių skaičiavimų projektas Lietuvoje, rodantis, kad mūsų šalies mokslininkai gali ne tik sekti pasaulines tendencijas, bet ir prisidėti prie jų formavimo.
Naujos galimybės moksle
Duomenų centras sujungia dvi pažangias kryptis – aukšto našumo skaičiavimus ir DI modeliavimą. Šiuo metu mokslininkai gali naudotis galinga HPC infrastruktūra, leidžiančia vykdyti sudėtingus skaičiavimus gamtos, biomedicinos ir kitose mokslo srityse.
Kvantinių skaičiavimų paslaugos dar tik kuriamos – stiprinamos kompetencijos, plečiamas bendradarbiavimas ir kaupiamos žinios. „2025 m. pavasarį surengėme, ko gero, pirmuosius Lietuvoje mokymus „Įvadas į kvantinius skaičiavimus“. Kuriame naujus algoritmus, stipriname ryšius su Europos kvantinėmis platformomis siekdami turėti nuolatinę prieigą prie kvantinių skaičiavimų partnerių sistemų“, – pasakoja R. Paulavičius. Anot jo, dauguma kvantinių algoritmų ir modelių šiuo metu vis dar kuriami mokslo tikslais – jie aprašomi akademinėse publikacijose ir pristatomi tarptautinėse konferencijose. Tačiau vis dažniau pasigirsta ir praktinių jų pritaikymo pavyzdžių įvairiose srityse.
VU„Kviečiame visus norinčius prisidėti prie šių technologijų tobulinimo ir eksperimentavimo. Tai svarbus žingsnis siekiant, kad kvantiniai metodai taptų prieinami platesnei mokslininkų, kūrėjų ir inovacijų bendruomenei“, – pabrėžia profesorius.
„Kvantinėje srityje beveik kiekvienas tyrimas yra atradimas – pavienės dalelės elgiasi kitaip, nei esame įpratę. Tyrimai šioje srityje plečia suvokimo ribas ir priartina prie kvantinės realybės“, – sako R. Paulavičius.
Profesorius pabrėžia, kad mokslininkus labiausiai įkvepia ir motyvuoja galimybė kurti visiškai naują sritį. „Džiaugiamės, kad centro veikimo metu jau pavyko pritraukti reikšmingą finansavimą – du nauji projektai, kurių bendras biudžetas siekia beveik 700 tūkst. eurų, leis dar labiau plėsti veiklas ir įtraukti daugiau tyrėjų.“
Jaunųjų tyrėjų įtraukimas – vienas svarbiausių centro tikslų. „Parengėme naują VU MIF studijų modulį „Kvantiniai skaičiavimai“ ir aktyviai dalyvaujame Lietuvos kvantinių technologijų asociacijos veikloje. Studentai ir doktorantai įsitraukia į realius projektus bei hakatonus. Džiaugiamės, kad fakulteto studentų komanda šiemet laimėjo pirmą vietą tarptautiniame „Quantum QL Future Hackathon“, o 2024 m. užėmė antrą vietą“, – pasakoja R. Paulavičius.
Nuo ribotų išteklių – prie proveržių
Lietuvoje vis dar trūksta kvantinių skaičiavimų infrastruktūros – ši problema aiškiai įvardyta ir Lietuvos kvantinių technologijų gairėse, kurias mūsų centro mokslininkai padėjo parengti ir pristatė 2025 m. pradžioje.
„Kol kas šalyje neturime nuolatinės prieigos prie kvantinių kompiuterių, todėl dalį tyrimų vykdome naudodamiesi partnerių infrastruktūra užsienyje. Vis dėlto šis iššūkis tapo ir paskata kurti metodus, leidžiančius optimizuoti kvantinius algoritmus, kad jie veiktų efektyviau net ir su ribotais ištekliais“, – pabrėžia R. Paulavičius.
Pasak profesoriaus, Duomenų centras veiklą pradėjo nuo gamtos ir biomedicinos mokslų, tačiau jais neapsiriboja. „Būtent šiose srityse matome didžiausią kvantinių skaičiavimų potencialą – nuo naujų vaistų kūrimo iki sudėtingų molekulių modeliavimų ar medžiagų su iš anksto numatytomis savybėmis paieškos.“
Kvantinės technologijos yra tarpdisciplininės – jų metodus galima taikyti ir inžinerijoje, finansuose, DI modelių tobulinime bei kibernetiniame saugume.
„Vienas VU studentų komandos sprendimas, pelnęs laimėjimą tarptautiniame hakatone, buvo skirtas elektromobilių krovimui optimizuoti. Tai rodo, kad kvantinių metodų taikymo galimybės driekiasi gerokai toliau nei gamtos mokslai. Todėl kviečiame prisijungti visų sričių mokslininkus ir kūrėjus, ypač tuos, kurie sprendžia uždavinius, kuriems klasikiniai metodai yra neefektyvūs“, – priduria R. Paulavičius.
Superkompiuterių galimybės neribotos
Įsteigus Duomenų centrą, vienas svarbiausių pasiekimų – bendradarbiavimas su Poznanės superkompiuterių centru (PSNC). Tai suteikia Lietuvos tyrėjams prieigą prie tikrų kvantinių kompiuterių ir galimybę atlikti praktinius bandymus. Be centro koordinavimo tokia prieiga būtų buvusi gerokai sudėtingesnė, o algoritmai liktų tik teoriniuose modeliuose.
VUDuomenų centre integruoti skaičiavimo ištekliai padeda kurti ir testuoti klasikinius, DI ir kvantinius skaičiavimo metodus. „VU MIF galės pasiūlyti ne tik našiųjų skaičiavimų (HPC) paslaugas, bet ir infrastruktūrą, skirtą greitai duomenims pateikti algoritmams, eksperimentams atkartoti, duomenims saugoti ir atsarginėms kopijoms daryti ilgai saugoti“, – pabrėžia VU MIF IT prodekanas ir Duomenų centro mokslo darbuotojas prof. Povilas Treigys.
Superkompiuteris – proveržio variklis
VU fakultetuose ir institutuose kasdien sukaupiami reikšmingi duomenų kiekiai, o jų apimtys pastaraisiais metais eksponentiškai auga.
„Atliekant plataus masto genomikos tyrimus, pavyzdžiui, tiriant bakterinio patogeno plitimą, tenka surinkti ir išanalizuoti daugiau kaip 800 pavyzdžių. Tokio masto analizei standartinių kompiuterių pajėgumų nepakanka: norint gauti rezultatus per protingą laiką, būtina naudoti specializuotą skaičiavimų infrastruktūrą.
Paprasčiau tariant, jei įprastas kompiuteris prilygsta automobiliui, tai superkompiuteris – moderniam lėktuvui. Uždavinius, kuriuos standartinis kompiuteris spręstų metus, superkompiuteris įveikia per kelias valandas ar dienas ir suteikia mokslininkams bei verslui galimybę pasiekti rezultatus, kurie anksčiau buvo neįmanomi“, – sako P. Treigys.
*****susije*****
VU MIF superkompiuteris jau daug metų sėkmingai naudojamas tiek moksliniams tyrimams, tiek verslo sprendimams. Jis suteikia įmonėms galimybę optimizuoti procesus, kurti inovacijas ir kartu stiprina mokslo atvirumą bei žinių sklaidą.
Veikdamas kaip vienas pagrindinių kvantinių technologijų plėtros katalizatorių Lietuvoje, duomenų centras padeda šaliai žengti tvirtą žingsnį į Europos kvantinę erdvę.
„Mūsų indėlis yra daugialypis – vystome pirmuosius kvantinių skaičiavimų projektus šalyje, prisidedame prie kvantinių technologijų gairių kūrimo, dalyvaujame Europos kvantinės kompetencijos tinkluose ir tarptautiniuose projektuose. Auginame būsimus specialistus, įtraukdami juos į hakatonus, realius projektus ir pritraukdami finansavimą naujoms iniciatyvoms. Kuriame visą ekosistemą – nuo strategijos iki talentų ugdymo, – reikalingą tam, kad ši technologija įsitvirtintų ir augtų Lietuvoje“, – pabrėžia R. Paulavičius.
Atvirumas – mūsų veiklos pagrindas. Viešindami gaires, publikacijas ir atvirus duomenis, siekiame, kad rezultatai būtų prieinami visai mokslo bendruomenei. Kuriame pagrindą būsimoms platformoms, kurios leis naudotis tiek klasikinių HPC, tiek kvantinių skaičiavimų ištekliais.
„Artimiausiu metu stiprinsime bendradarbiavimą su Lietuvos ir užsienio institucijomis bei Europos kvantinių technologijų centrais. Pradėsime naują projektą, skirtą kvantiniams algoritmams taikyti optimizuojant logistiką. Mūsų tikslas paprastas, bet ambicingas – kad Lietuva taptų ne tik kvantinių technologijų vartotoja, bet ir jų kūrėja“, – sako profesorius R. Paulavičius.
