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MLモデルのトレーニングとは？課題と対策・製品を解説
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量子コンピューティングにおけるMLモデルのトレーニングとは？
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アイルランドのスタートアップ“Equal1”から『Bell-1』が販売開始されました。
従来のコンピューティングを置き換えるのではなく、強化するように設計された、
既存のHPC環境にシームレスに統合される６量子ビットのシリコン量子コンピュータです。
〈特 徴 〉
◆シリコンスピン量子ビットを活用
◆既存のデータセンタに導入可能
・W 600mm x I 1000mm x h 1600mm の標準サイズラックマウント型
・通常のコンセント使用可能で、動作時の消費電力はわずか1600W
・筐体内に統合型の密閉型冷却器搭載、大型の外部希釈冷凍機を必要としません
・Equal1の “Quantum System on Chip(QSoC)” 技術を搭載し、既存の半導体インフラを活用で拡張性と信頼性を実現
◆現在、６量子ビット（１年以内に17量子ビット実現予定）
◆受注から約６カ月で納品
Quantum Server『Bell-1』
■ 発 行：2024年1月12日
【本書の特徴】
➢ Citrine InformaticsやEnthoughtなどのMI支援サービス企業と日本勢との開発動向！
➢ MIを活用した高分子材料、電池材料、金属・無機材料の特徴、ビジネス動向を掲載！
➢ 第一原理計算による、リチウムイオン電池や半導体材料などの材料別ケースを記載！
➢ スパースモデリングが注目される背景、大学研究、及び、導入している企業を紹介！
➢ MicrosoftやGoogle等のビッグテックや、AI搭載のソフトウエア企業の創薬事業とは？
➢ 量子コンピュータ、量子ソフトウエアとマテリアル開発との関係、材料開発を詳述！
➢ 素材産業における量子コンピューティングのユースケースの探求に関心が高まる！
『世界のマテリアルズ・インフォマティクス 最新業界レポート』
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量子コンピューティングにおけるMLモデルのトレーニング
量子コンピューティングにおけるMLモデルのトレーニングとは？
量子コンピューティングのMLモデルのトレーニングとは、従来のコンピュータでは計算が困難な複雑な機械学習モデルを、量子コンピュータの原理を利用して効率的に学習させる技術です。これにより、より高度なパターン認識、最適化問題の解決、創薬や材料開発におけるシミュレーションなどが期待されています。
課題
量子ハードウェアの不安定性
現在の量子コンピュータは、ノイズの影響を受けやすく、計算エラーが発生しやすいという課題があります。これにより、安定したモデルトレーニングが困難になります。
アルゴリズム開発の遅延
量子コンピュータに適した機械学習アルゴリズムの開発はまだ初期段階であり、既存の古典的なアルゴリズムをそのまま適用できない場合が多いです。
データ準備とエンコーディングの複雑さ
量子コンピュータで扱える形式にデータを変換（エンコーディング）するプロセスが複雑で、計算リソースを消費する可能性があります。
専門知識を持つ人材の不足
量子コンピューティングと機械学習の両方に精通した専門家が少なく、技術の普及と応用を妨げています。
対策
誤り訂正技術の進化
量子ビットのエラーを検出し訂正する技術の研究開発が進んでおり、より信頼性の高い計算が可能になります。
ハイブリッド量子古典アルゴリズム
量子コンピュータと古典コンピュータを連携させることで、それぞれの長所を活かし、現在のハードウェア制約下でも実用的な機械学習タスクを実行します。
データエンコーディング手法の最適化
効率的かつ効果的なデータエンコーディング手法の研究が進み、量子コンピュータでのデータ処理の負担を軽減します。
教育・トレーニングプログラムの拡充
量子コンピューティングと機械学習の専門知識を習得できる教育プログラムやトレーニング機会を増やすことで、人材育成を促進します。
対策に役立つ製品例
量子機械学習システム
量子コンピュータへのアクセスと、量子機械学習アルゴリズムの開発・実行環境を提供するクラウドベースのサービスです。これにより、ハードウェアの制約を受けずにモデルトレーニングを試すことができます。
量子アルゴリズムライブラリ
量子コンピュータ上で実行可能な、機械学習タスクに特化したアルゴリズム群を提供するソフトウェアです。開発者はこれらのライブラリを利用して、効率的にモデルを構築できます。
量子シミュレーションソフトウェア
実際の量子コンピュータの挙動を模倣し、量子アルゴリズムの性能評価やデバッグを可能にするソフトウェアです。これにより、ハードウェアがなくてもアルゴリズム開発を進められます。
量子コンピューティングコンサルティングサービス
量子コンピューティングの専門家が、企業や研究機関の課題に対し、最適な量子機械学習ソリューションの設計・実装を支援するサービスです。専門知識不足を補います。
