تفتح الحوسبة الكمومية آفاقا جديدة تماما للرعاية الصحية شاملة تصميم أسرع للأدوية، محاكاة حاسوبية للمرضى "المرضى الافتراضيين"، تحليل الجينوم البشري في لحظات، الاعتماد الكلي على الخدمات السحابية في المستشفيات، تحقيق مفهوم الصحة التنبؤية، وحماية أفضل لبيانات المرضى.
ماهي الحوسبة الكمومية ببساطة؟
علم فيزياء الكم يصف سلوك الذرات والجزيئات الأساسية، مثل الإلكترونات والفوتونات. يعمل الحاسوب الكمومي من خلال السيطرة على سلوك هذه الجزيئات، والذي يختلف كثيرا عن الطريقة التي تعمل بها أجهزة الحاسوب التقليدية لدينا. الحاسوب الكمومي يجري حساباته بالاعتماد على البت الكمومي (qubit) بدلا من البت التقليدي. الفرق هنا ان البت الكمومي يشمل الواحد والصفر (كم في البت التقليدي) بالإضافة الى القيم بينهم مما يسمى فيزيائيا التراكب (superposition). هذا يعني أن للبت الكمومي هوية سائله تدل على نسب مئوية معينة واحتمالات بين نقطتي نهاية.
لا يمكن أن يتم حصر تفسير الظواهر الطبيعية بالطرق الحاسوبية التقليدية (الآحاد والأصفار). في هذه الحالة، الحوسبة الكمومية يمكن أن تفتح طرقا أفضل لمحاكاة الطبيعة لاستخدامها نظريات الكم الميكانيكية الأقرب نظريا لهذه الظواهر. كما أن اختراع الكهرباء غير مجرى حياتنا بالكامل، فإن الحوسبة الكمومية لها القدرة على إحداث تغيير مشابه خصوصا في مجال الرعاية الصحية. والآن الى بعض الامثلة.
تصميم وإنتاج العلاجات بشكل سريع للغاية
تطوير المستحضرات الصيدلانية من خلال التجارب السريرية الطويلة والمكلفة هو بالتأكيد سيصبح شيئا من الماضي. لذلك، بدأت شركات الأدوية بالبحث عن طرق بديلة، مثل استخدام الذكاء الاصطناعي، والرقائق الإلكترونية البيولوجية، لتسريع العملية وجعلها أقل تكلفة. علي سبيل المثال، شركة Atomwise تستخدم الحواسيب الفائقة وتقنيات تعلم الآلة لاستنباط علاجات محتملة من قواعد بيانات التراكيب البروتينية والجزيئية المختلفة. في عام 2015، وجدت الشركة علاجين محتملين لفيروس الإيبولا في بحث استغرق أقل من يوم واحد مقارنة مع الطرق الاعتيادية التي تستغرق شهورا وحتى سنوات.
تصميم الأجسام البشرية الافتراضية (البرمجية)
مع القدرات الخارقة لهذه الحواسيب، سنتمكن من القيام بالتجارب السريرية الافتراضية (In Silico Clinical Trials). في هذا النوع من الاختبارات لا نحتاج الى أجساد بشرية حقيقية، أو حتى خلايا بشرية معملية، لاختبار علاج محدد أو لفهم مرض ما. كل ما نحتاجه هو نظرية لكي يتم تطبيقها على الأجسام الافتراضية باستخدام المحاكاة الحاسوبية (simulated clinical trials). ولن يقتصر الأمر على تقصير الوقت اللازم للقيام بالأبحاث فحسب، بل أيضا على نوعيتها واكتمالها.
هذا النوع من التجارب غير ممكن حاليا نظرا لقصور الحواسيب التقليدية. الحوسبة الكمومية يمكن ان تمكنا من بناء ما يسمى بالإنسان الافتراضي (virtual humans) والمحاكاة الكاملة لهذه الأجسام. كمثال، نموذج HumMod الذي يحتوي على 1500 معادلة و6500 متغير لوصف الوظائف العضوية في الإنسان كديناميكية سوائل الجسم، الدورة الدموية، الهرمونات، ودرجة حرارة الجلد...الخ.
تسريع عمليات التحليل الجينومي
شهد العقدين الماضيين تطورات جذرية في علم الوراثة وعلم الجينوم. أحد نتائج هذا التطور هو إنتاج ملفات ضخمة جدا للجينوم البشري وتفاعلاته التي من شبه المستحيل أن يتم تحليلها بشكل كامل بالحواسيب الحالية.
الحوسبة الكمومية ستساعد بشكل كبير في هذا المجال عن طريق تمكين تحليل حاسوبي أشمل وأسرع للبيانات الجينومية الحالية. بالإضافة إلى ذلك، ستكون التنبؤات أكثر موثوقية حيث أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تأخذ في الاعتبار معلومات أكثر من الأجهزة التقليدية مما يضمن معلومات أدق وصحة أفضل للجميع.
تحسين جودة الحياة للمجتمعات البشرية
في المستقبل القريب، سنكون قادرين على قياس ومتابعة عدد كبير البيانات الصحية وتخزين أحجام هائلة منها. يمكن لأجهزة الاستشعار الصحية، والقابلة للارتداء، والأدوات الطبية الصغيرة إرسال 4.4 زيتابايت (44,000,000,000,000 غيغابايت) من البيانات عن المرضى الى السحب الإلكترونية ابتداء من عام 2020 والحجم سيصبح في ازدياد. المشكلة ان القدرات الحاسوبية الحالية غير قادرة على استيعاب وتحليل هذا الكم من المعلومات.
ستكون الحواسيب الكمومية قادرة على تحليل وربط هذا الكم الهائل من البيانات، واستنباط معلومات مفيدة بناء عليها عن صحة المجتمع ككل. مراقبة المرضى من خلال الأنظمة الحسية المتصلة قد تجعل فكرة الحضور الى المركز الصحي للكشف العام شيئا من الماضي. أيضا، سترفع هذه التكنولوجيا الرائدة التنبؤ بنمط الحياة إلى مستوى جديد كليا محولة الطب الوقائي الى طب تنبؤي مستقبلا. كمثال، هناك تطبيق لتخصص طب العيون يظهر تطور حالة المياه البيضاء مع الحفاظ أو تغيير الأنماط الحالية لديهم في مدة ما.
استخدام الحوسبة الكمومية، التي تغذيها كميات ضخمة من المؤشرات الصحية ، والمعلومات الوراثية ، والبيانات الحسية ، وغيرها من المعلومات الصحية الشخصية ، قد تكون قادرة على إعطاء التنبؤ الشامل حول صحة الشخص المعين في المستقبل. هذا ما يمكن أن نسميه حقا الصحة التنبؤية.
استخدام الحوسبة الكمومية، التي تغذيها كميات ضخمة من المؤشرات الصحية ، والمعلومات الوراثية ، والبيانات الحسية ، وغيرها من المعلومات الصحية الشخصية ، قد تكون قادرة على إعطاء التنبؤ الشامل حول صحة الشخص المعين في المستقبل. هذا ما يمكن أن نسميه حقا الصحة التنبؤية.
الوصول إلى نظم دعم قرارات مثالية في المجال الصحي
في الوقت الحالي، من المستحيل للممارس الصحي أن يتمكن من الإلمام والاطلاع على الدراسات الجديدة في مجاله. مثلا على Pubmed، هناك أكثر من 31,000,000 ورقه علمية. في هذه الحالة، الممارس الصحي يحتاج عشرات السنين إذا قرر قراءة ورقة علمية واحدة في مجاله كل يوم، وفي الوقت نفسه العديد من الدراسات الجديدة سوف يخرج. لحل مثل هذه المشكلة، أنشأت IBM جهاز واتسون للتدقيق من خلال الملايين من الدراسات في الثانية. لكن تظل قدراته محدودة ولعدد قليل من المستفيدين.
سوف الحوسبة الكمومية تأخذ نظم دعم القرارات إلى مستوى جديد كليا. حيث ستمكن من تحليل جميع الدراسات الموجودة لسؤال أو مرض معين في سرعة لحظية، ولن يقتصر أداؤها على إيجاد الدراسات المرتبطة بالسؤال بحسب، بل بتوظيف خوارزميات متطورة لاستنباط القرارات المناسبة للمريض. أيضا نظرا لسرعتها الفائقة وإتمامها المهام في وقت قياسي، سيكون هناك فرصة أكبر للجميع من الاستفادة من هذه التقنيات.
الحوسبة الكمومية لديها نظريا إمكانيات مذهلة. مع ذلك، لا يزال علينا الانتظار طويلا حتى يتم الاستفادة من هذه القدرات .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق