Dergiler / Türkiye Bilişim Vakfı Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Dergisi / 2021 / Cilt: 14 Sayı: 1

Makine Öğrenmesi Yöntemlerinde Yüksek Başarım için Kuantum Bilgisayar ve Hesaplamanın Kullanımı

The Usage of Quantum Computer and Computing for High Performance in Machine Learning Methods

Sayfa
47–56
Yayın Tarihi
2021-06-28
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Genel olarak yapılan çalışmalar, kuantum bilgisayarların hafıza probleminin çözülmesi ile makine öğrenmesi alanında çığır açıcı gelişmeler olacağı görüşündedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Günümüzde yüksek hesaplama gücü gerektiren makine öğrenmesi yöntemlerinin artmakta olan performans ihtiyaçlarını karşılamak için çok çekirdekli, çok işlemcili ve grafik işlemcili bilgisayarlar kullanılmaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu teknolojiler yöntemlerin hızlanmasını sağlasa da, pratik bir şekilde gerçekleştirilip geliştirilmesi için yeterli değillerdir.
💡
Sonuç & Katkı:Genel olarak yapılan çalışmalar, kuantum bilgisayarların hafıza probleminin çözülmesi ile makine öğrenmesi alanında çığır açıcı gelişmeler olacağı görüşündedir.
🔬Tür:Laboratuvar & Saha Deneyi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:kuantum hesaplama · kuantum bilgisayar · makine öğrenmesi

Özet

Günümüzde yüksek hesaplama gücü gerektiren makine öğrenmesi yöntemlerinin artmakta olan performans ihtiyaçlarını karşılamak için çok çekirdekli, çok işlemcili ve grafik işlemcili bilgisayarlar kullanılmaktadır. Bu teknolojiler yöntemlerin hızlanmasını sağlasa da, pratik bir şekilde gerçekleştirilip geliştirilmesi için yeterli değillerdir. Bu çalışmada henüz laboratuvar ortamında uygulamaları başlanan kuantum bilgisayarların ve kuantum hesaplama yöntemlerinin makine öğrenmesi yöntemleri üzerinde mevcut ve potansiyel kullanımları ele alınmaktadır. Kuantum bilgisayar ve hesaplamanın makine öğrenmesi yöntemlerinde kullanımı, kuantum uyarlamalı algoritmalar, hibrit kuantum algoritmalar ve kuantum algoritmalar olmak üzere üç başlıkta ele alınmıştır. Günümüzde kuantum hesaplamanın avantajlarından yararlanarak mevcut yöntemlerin iyileştirmesini sağlayan kuantum uyarlamalı algoritmalar yaygın olarak uygulanmaktadır. Alt iş parçacıklarının kuantum bilgisayarlara yaptırılmasını amaçlayan hibrit kuantum sistemler ile hızlanmalar elde edilmektedir. Tamamen kuantum bilgisayarlarda çalışan makine öğrenmesi yöntemleri için ise kuantum bilgisayarların sahip oldukları donanımsal dezavantajların ortadan kaldırılması ve daha çok kuantum yöntem geliştirilmesi gerekmektedir. Genel olarak yapılan çalışmalar, kuantum bilgisayarların hafıza probleminin çözülmesi ile makine öğrenmesi alanında çığır açıcı gelişmeler olacağı görüşündedir.

Abstract

Today, multi-core, multi-processor and graphic processor computers are used to meet the increasing performance needs of machine learning methods that require high computational power. Although these technologies enable the methods to accelerate, they are not sufficient to be implemented and developed in a practical way. In this study, the current and potential uses of quantum computing methods and quantum computers, which have just started to be applied in the laboratory environment, on machine learning methods are discussed. Quantum computing and its use in machine learning methods are discussed under three headings: quantum-inspired algorithms, hybrid quantum algorithms and quantum algorithms. Nowadays, quantum-inspired algorithms are widely applied that enable improvement of existing methods by taking advantage of quantum computing. Accelerations are achieved with hybrid quantum systems that have sub-threads made by quantum computers. For machine learning methods working entirely on quantum computers, it is necessary to eliminate the hardware disadvantages of quantum computers and to develop more quantum-based methods. In general, studies are of the opinion that by solving the memory problem of quantum computers, there will be ground-breaking developments in the field of machine learning.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

YETİŞ, H., KARAKÖSE, M. (2021). Makine Öğrenmesi Yöntemlerinde Yüksek Başarım için Kuantum Bilgisayar ve Hesaplamanın Kullanımı. Türkiye Bilişim Vakfı Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Dergisi, Cilt: 14 Sayı: 1, 47–56. https://ajindex.com/articles/914365

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (15)

  1. Şeker A., Diri, B. ve Balık, H., Derin Öğrenme Yöntemleri ve Uygulamaları Hakkında Bir İnceleme, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3(3), 47-64, 2017.
  2. Xiu, L., Time Moore: Exploiting Moore's Law From The Perspective of Time, IEEE Solid-State Circuits Magazine, cilt 11, no. 1, pp. 39-55, 2019.
  3. Gates, M., Heath, M. T. ve Lambros, J., High-performance hybrid CPU and GPU parallel algorithm for digital volume correlation, The International Journal of High Performance Comp. Applications, 29(1), 92-106, 2015.
  4. Biamonte, J., Wittek, P., Pancotti, N., Rebentrost, P., Wiebe N. ve Lloyd, S., Quantum machine learning, Nature, cilt 549, no. 7671, p. 195–202, 2017.
  5. Ciliberto, C., Herbster, M., Ialongo, A. D., Pontil, M., Rocchetto, A., Severini, S. ve Wossnig, L., Quantum machine learning: A classical perspective, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, cilt 474, no. 2209, 2018.
  6. Adcock, J., Allen, E., Day, M., Frick, S., Hinchliff, J., Johnson, M., Morley-Short, S., Pallister, S., Price, A. ve Stanisic, S., Advances in quantum machine learning, arXiv preprint arXiv:1512.02900v1, 2015.
  7. ACM, Super Computing’s Super Energy Needs, and What to Do About Them, Url: https://cacm.acm.org/news/192296-supercomputings-super-energy-needs-and-what-to-do-about-them/fulltext, Erişim: 22.12.2020.
  8. Elsayed, N., Maida, A. S. ve Bayoumi, M., A Review of Quantum Computer Energy Efficiency, IEEE Green Technologies Conference, 2019.
  9. Grumbling, E. ve Horowitz, M., Quantum Computing: Progress and Prospects, National Academies Press, 2018.
  10. Almudever, C. G., The engineering challenges in quantum computing, IEEE Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), 2017.
  11. Upadhyay G. ve Nene, M. J., One time pad generation using quantum superposition states, IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information and Communication Technology, 2017.
  12. Li, T. ve Yin, Z., Quantum superposition, entanglement, and state teleportation of a microorganism on an electromechanical oscillator, Science Bulletin, cilt 61, no. 2, pp. 163-171, 2016.
  13. Theurer, T., Resource theory of superposition, Physical review letters, cilt 119, no. 23, 2017.
  14. Yetis, H. ve Karakose, M., Performance Comparison of Population-Based Quantum-Inspired Evolutionary Algorithms, IEEE 1st International Informatics and Software Engineering Conference (UBMYK), 2019.
  15. Panchi, L. I. ve Zhao, Y., Model and algorithm of sequence-based quantum-inspired neural networks, Chi