A computação quântica pode proteger a Inteligência Artificial de ataques cibernéticos?

Um carro (linha verde) e um computador (linha amarela) são identificados corretamente por um algoritmo de machine learning. Mas quando um ruído aleatório é adicionado à imagem, representando um ataque cibernético, o algoritmo se engana e classifica o computador como um carro (linha rosa). Crédito: CSIRO

#Computação Quântica 

Os algoritmos de IA estão por toda parte. Eles sustentam quase todos os sistemas autônomos e robóticos implantados em aplicativos de segurança. Isso inclui reconhecimento facial, biometria, drones e veículos autônomos usados em vigilância de combate e aplicações de direcionamento militar.

Os algoritmos de machine learning e IA são treinados para classificar e identificar recursos de imagem, como os recursos de nossos rostos no reconhecimento facial. Mas os dados que sustentam esses algoritmos podem ser vulneráveis a ataques cibernéticos. A manipulação sutil dos dados da imagem, removendo apenas alguns pixels – invisíveis ao olho humano – pode resultar em previsões incorretas e até representar sérias ameaças à segurança.

A computação quântica é a resposta?

Pesquisa publicada em 25 de maio na Nature Machine Intelligence por pesquisadores da Data61 da CSIRO e da Universidade de Melbourne revela que os avanços na tecnologia quântica podem ser a chave para proteger os algoritmos de IA contra ataques cibernéticos.

O Dr. Muhammad Usman é o principal autor sênior do artigo e líder da equipe de Sistemas Quânticos no CSIRO’s Data61. Ele descreveu o potencial de integrar a computação quântica com IA como uma tecnologia revolucionária.

“A busca pela vantagem quântica está esquentando”, disse Usman.

“O machine learning quântica é uma das aplicações pioneiras da computação quântica. Ao integrar o quantum com o machine learning, podemos acelerar o treinamento de IA e aumentar a robustez contra ataques cibernéticos”.

Por que tanto alarido sobre a computação quântica?

Em todo o mundo, o interesse em quantum está aumentando. Em 3 de maio de 2023, o governo australiano lançou a Estratégia quântica nacional, com a visão de que a Austrália seja reconhecida como líder na indústria quântica global até 2030. A estratégia afirmava que se espera que as tecnologias quânticas criem uma indústria quântica australiana no valor de $ 6 B em 2045.

Estabelecemos nossa ambiciosa Plataforma de Ciência do Futuro Quântico para desenvolver essas tecnologias líderes mundiais e lançamos um novo programa que em breve aceitará estudantes para se tornarem a próxima geração de especialistas em tecnologia quântica.

Um algoritmo de machine learning foi treinado para identificar pessoas (imagem superior esquerda). O algoritmo identifica corretamente as pessoas (imagem superior direita), mas se apenas alguns pixels forem alterados em um ataque cibernético (imagem inferior esquerda), o algoritmo não consegue identificar as pessoas (imagem inferior direita). No caso de um carro sem motorista, se um algoritmo de machine learning prever que não há pessoas na estrada como resultado de um ataque cibernético, pode haver sérias consequências. Crédito: Jan Hendrik Metzen et al, Universal Adversarial Perturbations Against Semantic Image Segmentation, arXiv (2017). DOI: 10.48550/arxiv.1704.05712

Como funciona

A computação quântica é um novo campo da computação. Ele armazena informações como “qubits” em vez de “bits” binários. Enquanto um único bit pode armazenar ou processar informações na forma de 0 e 1 em um computador convencional, um qubit quântico pode ser colocado em um estado 0 ou 1 ou representar ambos os estados simultaneamente. Isso é chamado de superposição.

Uma segunda propriedade especial da mecânica quântica é conhecida como emaranhamento, que permite que os qubits interajam uns com os outros a longas distâncias sem qualquer conexão física. Einstein chamou isso de “ação assustadora à distância”.

Cálculos ou funções de quebra de código que podem levar milhares de anos em um computador convencional podem levar apenas algumas horas em um computador quântico.

A vantagem quântica

À medida que mais indústrias, de transporte a defesa e bancos, incorporam IA, a segurança será fundamental. A Quantum pode ajudar a garantir que as tecnologias baseadas em IA sejam resistentes a ataques e podem fornecer uma vantagem competitiva para os primeiros usuários.

Mas Usman adverte que os computadores quânticos também podem ser usados para gerar ataques cibernéticos muito poderosos.

“Esta é uma ameaça de segurança cibernética muito séria. No entanto, avanços rápidos em hardware e software quânticos e estratégias de mitigação de erros mais sofisticadas estão chegando. Os computadores quânticos do futuro próximo devem permitir que os algoritmos de machine learning quântica comecem a demonstrar vantagens”, disse Usman.

“Esta é uma direção de pesquisa muito empolgante que pode ter implicações socioeconômicas e de segurança significativas para a Austrália”.


Publicado em 04/06/2023 13h24

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