එක්සත් රාජධානියේ Quantum Biology විප්ලවය: තනි සෛල (Single-Cell) සිතියම්කරණය සහ වෘත්තීය අනාගතය

එක්සත් රාජධානියේ Quantum Biology විප්ලවය: තනි සෛල (Single-Cell) සිතියම්කරණය සහ වෘත්තීය අනාගතය

එක්සත් රාජධානියේ National Quantum Computing Centre (NQCC) ආයතනය විද්‍යාත්මක ඉතිහාසයේ තීරණාත්මක සන්ධිස්ථානයක් සනිටුහන් කර තිබේ. එනම්, අණුක මට්ටමින් ජීවය ප්‍රතිනිර්මාණය කළ හැකි, හෙවත් "ජීවයේ ඩිජිටල් අනුරුවක්" (Digital twin of life) නිර්මාණය කළ හැකි විශේෂිත "Quantum Algorithms" හඳුනා ගැනීමට විද්‍යාඥයින් සමත් වී ඇත.

සාමාන්‍ය ජනතාවට මෙය හුදෙක් සංකීර්ණ විද්‍යා ප්‍රවෘත්තියක් පමණක් විය හැක. නමුත් STEM, සෞඛ්‍ය සේවා සහ Data අංශවල නිරත වෘත්තිකයන්ට මෙය ඉතා වැදගත් උපායමාර්ගික සංඥාවකි. එක්සත් රාජධානිය දැන් "Quantum පරිගණක නිපදවීමේ" සිට "ජීව විද්‍යාත්මක ගැටලු විසඳීම සඳහා ඒවා භාවිතා කිරීම" දෙසට ගමන් කරමින් සිටී. මෙම වෙනස මගින් දැනට පුරප්පාඩුව පවතින, ඉහළ වටිනාකමක් සහිත නව රැකියා ක්ෂේත්‍රයක් නිර්මාණය වෙමින් පවතී.

විද්‍යාත්මක ජයග්‍රහණය: Qubit එකක් මත ජීවය සිතියම්ගත කිරීම

ජීව විද්‍යාවේ ඇති ප්‍රධානතම අභියෝගය වන්නේ එහි ඇති සංකීර්ණත්වයයි. තනි මිනිස් සෛලයක් තුළ ජාන දහස් ගණනක් එකිනෙක හා සම්බන්ධ වී රේඛීය නොවන (Non-linear) ආකාරයෙන් ක්‍රියා කරයි. මෙම "Gene regulatory networks" ආකෘතිගත කිරීම සාම්ප්‍රදායික සුපිරි පරිගණකවලට (Classical Supercomputers) අපහසු වන්නේ, අලුතින් එකතු වන සෑම විචල්‍යයක්ම (Variable) ගණනය කිරීමේ කාලය ඝාතීය ලෙස ඉහළ දමන බැවිනි.

NQCC හි නව රාමුව Quantum-Algorithm Mapping භාවිතා කරයි. එහි ක්‍රියාවලිය සරලව මෙසේය:

• Classical Computers: ජානමය දත්ත රේඛීයව කියවයි (A ජානය B ජානයට බලපාන ආකාරය). නමුත් එකවර සිදුවන බහුවිධ අන්තර්ක්‍රියා හඳුනා ගැනීමට ඒවා අසමත්ය.
• Quantum Computers: මේවාට Qubits (එකවර අවස්ථා කිහිපයක පැවතිය හැකි) භාවිතා කරමින් මෙම අන්තර්ක්‍රියා එකවර සිතියම්ගත කළ හැක.
• ප්‍රතිඵලය: සාමාන්‍ය පරිගණකවලට න්‍යායාත්මකව කළ නොහැකි වේගයකින් සෛලයක් වෙනස් වන ආකාරය (උදාහරණයක් ලෙස: නිරෝගී තත්වයේ සිට පිළිකා තත්වයක් දක්වා) අනුකරණය කිරීමට දැන් පර්යේෂකයන්ට හැකියාව ඇත. මෙය හුදෙක් වේගවත් ක්‍රියාවලියක් පමණක් නොව, ජෛව විද්‍යාත්මක යථාර්ථයේ වඩාත් පැහැදිලි රූපරාමුවකි.

උපායමාර්ගික දැක්ම: "Quantum-Bio" කුසලතා පරතරය

මෙම වර්ධනය සෘජු "Livelihood Protection" සංඥාවකි. එක්සත් රාජධානියේ රජය NQCC යටිතල පහසුකම් සඳහා විශාල ආයෝජනයක් සිදු කරමින් සිටියද, ජීව විද්‍යාව සහ Quantum Mechanics යන විෂයයන් දෙකම පිළිබඳ අවබෝධයක් ඇති මානව සම්පතේ බරපතල හිඟයක් පවතී.

මෙහි ඇති අවස්ථාව: බොහෝ වෘත්තිකයන් මෙම ක්ෂේත්‍ර දෙකෙන් එකක පමණක් විශේෂඥයින්ය. ජීව විද්‍යාව පිළිබඳ පසුබිමක් ඇති උපාධිධාරියෙකු Python සහ Qiskit වැනි Quantum Programming භාෂාවන් ඉගෙන ගන්නේ නම්, ඔහු හෝ ඇය තනි කුසලතාවක් පමණක් ඇති අයෙකුට වඩා ක්ෂණිකව ඉහළ වටිනාකමක් අත්කර ගනී. ඔබට Quantum Physicist කෙනෙකු වීමට අවශ්‍ය නැත; අවශ්‍ය වන්නේ නව ඇල්ගොරිතම මගින් විසඳිය හැකි ජීව විද්‍යාත්මක ගැටලු මොනවාදැයි හඳුනාගත හැකි "පරිවර්තකයෙකු" (Translator) වීමයි.

යථාර්ථය කුමක්ද? (Counter Arguments)

මෙම පුවතේ ඇති "Hype" එකට හසු නොවී, සමබර දෘෂ්ටිකෝණයක් පවත්වා ගැනීම සඳහා පහත කරුණු සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත්ය.

1. "Noise" ගැටළුව (NISQ යුගය): අපි දැනට සිටින්නේ "Noisy Intermediate-Scale Quantum" (NISQ) යුගයේය. Quantum පරිගණක බලවත් වුවද, ඒවායේ දෝෂ සහගත තැන් (Errors) බහුල විය හැක. ඉහත විස්තර කළ "සිතියම්කරණය" ව්‍යුහාත්මක රාමුවක් පමණි. එනම්, එය න්‍යායාත්මකව සහ කුඩා මූලාකෘති (Prototypes) මත ක්‍රියාත්මක වේ. සංකීර්ණ මිනිස් සෛලයක් සම්පූර්ණයෙන්ම දෝෂ රහිතව අනුකරණය කිරීමට තවත් වසර 5ක් හෝ 10ක් ගත විය හැක. එබැවින් හදිසි සායනික යෙදුම් (Clinical application) බලාපොරොත්තුවෙන් ඔබේ වෘත්තීය ජීවිතය සම්පූර්ණයෙන්ම මේ දෙසට හැරවීම අවදානම් සහගත විය හැක.

2. සීමිත ප්‍රවේශය: දැනට NQCC දෘඩාංග (Hardware) වෙත ප්‍රවේශය ඇත්තේ ඉහළ පෙළේ පර්යේෂණ ආයතන සහ හොඳින් අරමුදල් සපයන Startups සඳහා පමණි. "Golden Triangle" (Oxford, Cambridge, London) විශ්ව විද්‍යාලවලින් පිටත සිටින අයට පුහුණුව සඳහා මෙම මෙවලම් ලබා ගැනීම අපහසු විය හැක.

3. Data Privacy අවදානම: තනි සෛල ගතිකයන් සිතියම්ගත කිරීමට විශාල ප්‍රවේණික දත්ත (Genomic datasets) අවශ්‍ය වේ. මෙම ඉතා සංවේදී දත්ත අලුතින් බිහිවන Cloud-based quantum processors මත සැකසීම මගින් නව පුද්ගලිකත්ව අවදානම් මතු විය හැක.

කාලරාමුව (Timeline to Reality)

• 2025-2026 (දැනට): සංකල්ප තහවුරු කිරීම (Proof of concept). ඇල්ගොරිතම නිර්වචනය කර ඇති අතර, කුඩා පරිමාණයේ අනුකරණයන් Hybrid (Classical-Quantum) පද්ධති මත ක්‍රියාත්මක වේ.
• 2027-2029: විශේෂිත ඖෂධ සොයා ගැනීමේ කාර්යයන්හිදී "Quantum Advantage" ප්‍රදර්ශනය කිරීම.
• 2030න් පසු: සායනික යථාර්ථය. පිළිකා ප්‍රතිකාර සඳහා රෝගීන් ප්‍රතිචාර දක්වන ආකාරය අනාවැකි කීමට Quantum අනුකරණයන් භාවිතා කිරීම.

නිගමනය

NQCC නිවේදනය හුදෙක් විද්‍යාත්මක පුවතක් පමණක් නොව, එය අනාගත රැකියා වෙළඳපොළ සඳහා මාර්ග සිතියමකි. මෙහිදී "ආරක්ෂිත" ඔට්ටුව (Safe bet) වන්නේ මෙය නොසලකා හැර සාම්ප්‍රදායික Data Science තුළ රැඳී සිටීමයි. නමුත් "උපායමාර්ගික" ඔට්ටුව (Strategic bet) වන්නේ, දෘඩාංග තාක්ෂණය ඇල්ගොරිතම සමඟ සම වන විට ඊට සූදානම්ව සිටීම සඳහා ඔබේ කාලයෙන් 10%ක් Quantum සාක්ෂරතාවය (Quantum literacy) වර්ධනය කර ගැනීමට යෙදවීමයි.

අපගේ යෝජනාව:

... Quantum computing in biology: Real applications vs Hype ...

ජීව විද්‍යාව තුළ Quantum Computing තාක්ෂණය සැබවින්ම වටිනාකමක් එකතු කරන්නේ කොතැනද යන්න පිළිබඳව යථාර්ථවාදී පැහැදිලි කිරීමක් මෙම වීඩියෝව මගින් ලබා දේ. කර්මාන්තය තුළ පවතින අනවශ්‍ය ප්‍රවර්ධනයන් (Hype) තේරුම් ගැනීමට මෙය ඔබට උපකාරී වනු ඇත.