گام کوچک آتی در محاسبات[1]، پرشی بلند به سوی کوانتوم[2] است. محاسبات کوانتومی چیستند و چگونه به بیمه‌گران کمک می‌کنند؟ دکتر مارکو کارنزو و دکتر موشین تامترک که مقاله حاضر را در شماره مارس ۲۰۲۴ مجله اکچواری[3]، منتشر نمودند، به کاوش درباره این موضوع می‌پردازند.

بخش بیمه‌ و بیمه اتکائی، در پاسخ به ریسک‌های نوظهور و پیشرفت‌های فناوری‌، در حال تحول است. درحالی‌که چالش‌هایی همچون ریسک سایبری، تغییر اقلیم، قابلیت عدم‌پیش‌بینی روش‌های پرداخت جایگزین[4] و تغییرات در متغیرهای اقتصاد خرد، سطوح عدم‌اطمینان این بخش‌ها را بالا برده است، اما پیشرفت‌هایی همچون دستگاه‌های پوشیدنی[5]، هوش مصنوعی[6] و وسایل نقلیه هوشمند[7]، دقت فزاینده‌ای را به ارمغان آورده‌اند و به شرکت‌ها کمک می‌کنند، تا قیمت‌گذاری منصفانه‌تر و رصد دارایی بهتری را داشته باشند.

پیامدهای این فناوری‌ها در بخش‌های سنتی بیمه عبارتند از:

· بخش خودرو: وسایل نقلیه متصل و مستقل[8]، چالش‌های جدید سایبری را به همراه دارند.

· بخش اموال: مجموعه‌ای از دستگاه‌های هوشمند در خانه‌های مدرن، مفاهیم درمعرض‌قرارگیری (اکسپوژر)[9] سنتی را بازتعریف می‌کنند.

· بخش سلامت: فناوری‌های پوشیدنی که به صورت گسترده‌ای در حال رشد هستند، برای بیمه‌گران، داده‌های ارزشمندی، فراهم می‌آورند. در عوض، این امر به آنها کمک می‌کند، تا الگوهای قیمت‌گذاری خود را تعریف و تعیین کنند، ارزیابی ریسک دقیق‌تری داشته باشند و نرخ حق بیمه سفارشی‌تری را ارائه نمایند.

· بخش سایبری: با رشد بن‌سازه‌های متاورس[10]، تعداد دارایی‌های دیجیتالی نیز افزایش می‌یابد؛ در نتیجه، نیاز به محصولات بیمه‌ای وجود دارد که برای ریسک‌های ذاتی فضاهای مجازی، تهیه و سفارشی‌سازی شده‌اند.

رسیدن به مرزها

با استمرار پیشرفت در حوزه فناوری محاسبات سنتی، ما در حال نزدیک شدن به مرزهای آن هستیم. قانون مور[11] که برپایه پیش‌بینی مؤسس همکار شرکت اینتل[12] گوردن مور[13]، بنا شده است، این‌طور تبیین می‌کند که تعداد ترانزیستورهای درون یک مدار مجتمع[14] تقریباً هر سال، دوبرابر خواهد شد – چیزی که با کوچک‌تر کردن آنها، به دست می‌آید. در سال ۲۰۰۵، مور اظهار داشت: «از منظر اندازه [ترانزیستور]، ما به اندازه اتم‌ها نزدیک شده‌ایم که یک مانع بنیادین محسوب می‌شود.»

برخی از مسائل محاسباتی، بسیار پیچیده هستند،‌ به طوری‌که رایانه‌ها از جمله ابررایانه‌ها قادر به حل آن،‌ در قالب یک چارچوب زمانی منطقی نیستند. بنابراین، توجه‌ها، معطوف به محاسبات کوانتومی و دیگر فناوری‌های نوظهور است.

ده نکته درباره کوانتوم

۱. فناوری کوانتوم از اصول مکانیک کوانتومی[15]، استفاده می‌کند.

۲. رایانه‌های کوانتومی[16] با کیوبیت کار می‌کنند.

۳. به جای درون‌داده‌های دودویی[17]، آنها می‌توانند صفر، یک یا یک ترکیب خطی[18] از صفر و یک را انتخاب کنند. این حالت آخر، در دانش کوانتوم،  «برهم‌نهی»[19] نام دارد.

۴. رایانه‌های کوانتومی دارای انواع ابررسانه[20] ، نوری[21]، موضع‌شناختی[22]، تله یونی[23] و کیوبیک چرخشی[24] هستند که بر اساس نوع کیوبیت بکاررفته، طبقه‌بندی می‌شوند.

۵. چارچوب‌های محاسبات کوانتومی در دسترس شامل موارد ذیل می‌شود: کیسکت آی.بی.ام[25]، سیرک گوگل[26] و بسته توسعه کوانتومی مایکروسافت[27].

۶.  در چیپ کوندور[28] که در سال ۲۰۲۳ توسط شرکت آی.بی. ام، طراحی و عرضه شد، ۱۱۲۱ کیوبیت، به دست آمد، اما در آینده، ما نیاز به میلیون‌ها کیوبیت داریم.

۷. سال گذشته، شرکت خدمات درمان آمریکایی کلینیک کلیولند[29]،  اولین رایانه کوانتومی آی.بی.ام جهان مخصوص پژوهش‌های خدمات درمانی را نصب و راه‌‍‌اندازی کرد.

۸. مدت مدیدی است که ما از فناوری‌های حسی کوانتومی بهره‌برداری نموده‌ایم مانند دستگاه‌های ام.آر.آی[30].

۹. پیش‌بینی‌ها حاکی از ان است که بازار فناوری کوانتومی تا سال ۲۰۴۰، به رقم ۱۰۶ میلیارد دلار برسد.

۱۰. انگلستان، یک برنامه توسعه و طرح کوانتوم[31] ده ساله به رقم ۲.۵ میلیارد پوند تهیه کرده است.

رایانه‌های کوانتومی چیستند؟

رایانه‌های کوانتومی از قابلیت‌های خاص مکانیک کوانتومی به منظور حل مسائل پیچیده استفاده می‌کنند. مهم‌ترین تفاوت بین یک رایانه کوانتومی و یک رایانه سنتی در آن است که یک رایانه کوانتومی از کیوبت[32] به جای بیت[33] استفاده می‎‌کند. در حالی‌که درون‌دادهای رایانه‌های سنتی، دودویی است و می‌تواند صفر یا یک باشد، درون‌دادهای کوانتومی می‌تواند صفر، یک یا یک ترکیب خطی از صفر و یک باشد که در دانش کوانتوم به برهم‌نهی مشهور است (شکل ۱). برهم‌نهی به ما اجازه می‌دهد تا مسائل پیچیده را به روشی غیرسنتی، حل کنیم.

هم‌اکنون، فناوری رایانه کوانتومی براساس نوع کیوبیت بکاررفته، متفاوت است. این موضوع سبب توسعه رایانه‌های کوانتومی ابررسانه، نوری، موضع‌شناختی، تله یونی و کیوبیک چرخشی شده است. شرکت‌های آی.بی.ام، گوگل و مایکروسافت نیز به ترتیب چارچوب‌های کیسکت، سیرک و بسته توسعه کوانتومی را به منظور تسهیل در کاربرد رایانه‌های کوانتومی، طراحی و عرضه کرده‌اند.

در آینده، محاسبات بیم‌سنجی، بر روی رایانه‌های کوانتومی عیب‌تاب[34] مجهز به میلیون‌ها کیوبیت، صورت خواهد پذیرفت.

چالش‌های جدید

علارغم شور و هیجان نسبت محاسبات کوانتومی که ریشه در سرمایه‌گذاری‌های دولتی و بخش خصوصی دارد، همچنان موانعی وجود دارد که باید برآنها غلبه نمود. یکی از‌ آنها، تعداد محدود کیوبیت‌ها در رایانه‌های کوانتومی است که ما اکنون داریم. در سال ۲۰۲۳، آی.بی.ام با چیپ کوندور به ۱۱۲۱ کیوبیت رسید. اما الگوریتم‌های کارا برای بلندمدت، ممکن است نیاز به میلیون‌ها کیوبیت داشته باشند. دغدغه دیگر، نوفه[35] است که ریشه در خطاهای رایانه‌ای دارد.

انتظار می‌رود، این مسائل طی دهه آتی، از بین برود. در عین حال، الگوریتم‌های کوتاه‌مدت، با کمک اصلاح خطا[36] ممکن است بتوانند شکاف‌ها را پرکنند تا این‌که فناوری‌های کوانتومی پیشرفته‌تری، ظهور کنند.

فناوری کوانتومی در بیمه

در حوزه بیمه، شرایط و امکان استفاده از محاسبات کوانتومی، یادگیری ماشینی کوانتومی[37]، رمزنگاری کوانتومی[38] و حس‌‌گرهای کوانتومی وجود دارد.

· محاسبات کوانتومی: به منظور حل مسائل پیچیده بهینه‌سازی در خدمات درمانی، زیست‌فناوری[39] و شیمی، به رایانه‌های کوانتومی نیاز است. سال گذشته، شرکت خدمات درمانی آمریکایی کلینیک کلیولند، اولین رایانه کوانتومی آی.بی.ام را تنها به منظور پژوهش‌های حوزه خدمات درمانی،‌ نصب و راه‌اندازی نمود. رایانه‌های کوانتومی می‌توانند به بهینه‌سازی پرتفوهای بیمه و مالی، کمک نمایند.

در آینده، محاسبات کوانتومی از جمله بهینه‌سازی پرتفو[40]، تخمین سرمایه[41] و مدل‌سازی حوادث فاجعه‌بار[42] روی رایانه‌های کوانتومی عیب‌تاب با میلیون‌ها کیوبیت اجرا خواهد شد. همراه با همکاران‌مان در بخش پژوهش و توسعه شرکت آنتارس گلوبال[43]، ما توانستیم با استفاده از رایانه کوانتومی آی.بی.ام، کاربرد یک راهکار کوانتومی در مدل‌سازی سرمایه بیمه[44] را به اثبات برسانیم. می‌توانید برای اطلاع بیشتر درباره مقاله ما در این حوزه، عبارت ذیل را در اینترنت جستجو نمایید:

 Quantum Computing in Insurance Capital Modelling under Reinsurance Contracts and Quantum Computing in Insurance Capital Modelling.

· یادگیری ماشین: دانشمندان داده در شرکت‌های بیمه، از روش‌های یادگیری ماشین سنتی به منظور تحلیل مجموعه داده‌های مربوط به مطالبات بیمه، استفاده نموده‌اند. اما، روش‌های نوظهور یادگیری ماشین، که با هسته‌های کوانتومی[45] و شبکه‌های عصبی کوانتومی[46] تقویت شده‌اند، می‌توانند تحلیل داده‌های مطالبات بیمه را از طریق کاهش حاشیه خطا[47] در تحلیل‌ها، کاهش دهند.

· رمزنگاری: شبکه‌ها و رمزنگاری کوانتومی، با توجه به نقش حیاتی خود در بهبود امنیت محصول، بر قیمت‌گذاری محصولات بیمه سایبری و محصولات مرتبط با آن، اثر می‌گذارند. بیشتر محصولات بیمه‌پذیر به سرورها و ماهوارها متصل خواهند شد و فناوری‌های کوانتومی، امنیت کانال‌های ارتباطی بین این دارایی‌ها و سرورها یا ماهوارها را برقرار خواهند نمود و دربرابر هکرها، حفاظت ارائه خواهند نمود.

· حسگرها: حسگرهای کوانتومی، مجموع داده‌ها و کاربرد آنها را در بخش دارایی‌های بیمه‌پذیر مانند وسایل نقلیه خودران[48] و هواپیماهای بدون‌سرنشین، بهینه خواهند ساخت. ما، بدون این‌که بدانیم، مدت‌هاست از فناوری‌های حسی کوانتومی استفاده می‌کرده‌ایم، نمونه آن، دستگاه‌های ام.آر.آی.

سرمایه‌گذاری در کوانتوم

ما از آینده محاسبات کوانتومی خبر نداریم، اما پیشرفت‌ها در این حوزه، افزایش خواهد یافت، چراکه دولت‌ها و بخش خصوصی، در آن سرمایه‌گذاری می‌نمایند. بر اساس گزارش ماه آوریلِ رصد فناوری کوانتومی[49] شرکت مک‌کنزی[50]، تا سال ۲۰۴۰، بازار فناوری کوانتومی، به ۱۰۶ میلیارد دلار خواهد رسید.

انگلستان، در طرح کوانتوم ده ساله خود برای محاسبات کوانتومی، ۲.۵ میلیارد پوند سرمایه‌گذاری کرده است. برخی شرکت‌های فناوربیمه[51] در این سرمایه‌گذاری، مشارکت داشته‌اند و این امر حاکی از آن است که صنعت بیمه به زودی با مزایای فناوری نوظهور مواجه خواهد شد. برای مثال، محاسبات مالتی‌ورس[52]، تجزیه و تحلیل مودیز[53] و مدارهای کوانتومی آکسفورد[54] از برنامه « انگلستان، نوآوری کن »[55]، تأمین مالی دریافت نموده‌اند، تا بتوانند روش‌های کوانتومی برای توسعه الگوهای گسترده پیش‌بینی سیل در انگلستان را اجرا نمایند.

دکتر موشین تامترک، توسعه‌دهنده تحلیلی‌ در شرکت آنتارس گلوبال و حامی کیسکت آی.بی.ام و دکتر مارکو کارنزو، مدیر پژوهش و توسعه در شرکت آنتارس گلوبال هستند.