Geri Dön

Analysis of quantum artificial intelligence algorithms: Grover search and natural language processing with quantum communication

Kuantum yapay zeka algoritmalarının analizi: Grover araması ve doğal dil işleme ile kuantum haberleşmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 687134
  2. Yazar: HÜSEYİN EMRE ALTUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ŞEREF KALEM
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Kuantum Hesaplama, Yapay Zeka, Kuantum İletişim, Kuantum Anahtar Dağıtımı, Doğal Dil İşleme, Quantum Computing, Artificial Intelligence, Quantum Communication, Quantum Key Distribution, Natural Language Processing
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Bahçeşehir Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 109

Özet

Arama Algoritmaları ve Doğal Dil İşleme, Yapay Zeka tabanlı elektronik ve bilgisayar projelerinin gelişimindeki eğilimlerdir. Yeni Kuantum devrimi ile bilim adamları, Kuantum alanında yapay zeka algoritmaları araştırmaya ve geliştirmeye başladı. Ayrıca kuantum tabanlı algoritmaların hem klasik hem de kuantum hesaplama alanlarında yapay zekayı desteklediğini söyleyebiliriz. Quantum AI'nın ilk algoritmalarından biri, yapılandırılmamış arama sorununu çözen Grover algoritmasıdır. Grover, işlevin etki alanının boyutu olan işlevin yalnızca değerlendirmelerini kullanarak belirli bir çıktı değeri üreten bir kara kutu işlevinin benzersiz girdisini yüksek olasılıkla bulan bir kuantum algoritmasıdır. Yapay zekanın bir diğer önemli dalı, çoğunlukla insan dili tanıma, sınıflandırma, doğrulama görevlerinde kullanılan Doğal Dil İşleme (NLP) 'dir. Bugün bilim adamları QNLP'nin geliştirme aşamasında çalışıyorlar. Bu tezde özellikle Kuantum tabanlı Grover Arama Algoritması, Klasik NLP, QNLP ve Kriptografik İletişim (QKD) ile Arama ve NLP ile ilgili problemleri analiz etmeye odaklandık. Bu araştırma konuları, klasik ve kuantum hesaplama alanında klasik arama ve NLP gibi Yapay Zeka tabanlı algoritmaların canlı örneğinin katkılarıyla değerlendirildi. Grover Algoritması klasik bir bilgisayarda araştırılıp simüle edilmeye çalışılmış ve Grover algoritmasının detaylı bilgisi, simülasyon deneyinin sözde kodu ve Grover Algoritması ile Sudoku'nun uygulamalı problem çözümünden bahsedilmiştir. Ayrıca, NLP ayrıntılı olarak ele alındı ve bazı uygulamalı deneylerle üzerinde çalışıldı. Bu tez, literatür taraması, uygulanan yöntemler, deneyler ve sonuç-tartışmadan oluşur. Grover ile çalışıp, DFS'yi, Kuantum ve Klasik Arama Algoritmalarının deneylerinde, Qiskit ve Q# ile karşılaştırmak için karşılaştırma modeli olarak kullandık. Deneylerde Kaggle ve çeşitli sınıflandırma modellerine sahip diğer bazı NLP dasetleri kullanılmıştır. Ayrıca, NLP ve güvenli iletişimden oluşan hibrit bir modeli göstermek için klasik NLP sınıflandırma algoritmaları ve Superdense Coding protokolü ile Kuantum Anahtar Dağıtımı kullanarak hibrit bir sistem mimarisi modeli oluşturmaya çalıştık. Son olarak, Kuantum Doğal Dil İşleme, Klasik NLP ile karşılaştırılarak analiz edildi ve daha fazla ileri araştırma konusu belirlendi ve not edildi. Bu tezin ana katkısı, Kriptografik İletişim ile Klasik ve Kuantum Arama, Klasik ve Kuantum NLP arasındaki farkların ortaya çıkarılması, değerlendirilmesi, tasarımı, düzeltilmesi, uygulanmasıdır. Ayrıca, algoritmaya yeni başlayan bireyler için, daha az adımda klasik bir hesaplama yöntemiyle iyi anlamaya destek sağlayan Kuantum benzeri simülasyon projesi üzerinde çalışıldı. Bu konuyu araştırmanın nedeni, yapay zeka temelli kuantum bilimiyle nilgilenme istediğidir. AI'nın en yeni teknolojik gelişimi, bizi bu konuda çalışmaya ve araştırmaya motive etti. Araştırma konularını incelemenin zorlukları şudur, AI tabanlı Klasik ve Kuantum Bilgisayar Projelerinde uygulanan fikir üzerindeki farklılıkları ortaya çıkarmaktır, her iki tarafta da ekstra araştırma çabasına ihtiyaç duyuluyor.

Özet (Çeviri)

The Search Algorithms and Natural Language Processing are the trends in development of the Artificial Intelligence based electronics & computer projects. With new Quantum revolution, the scientists began to research and develop AI algorithms in Quantum domain. We can also say that the quantum based algorithms support AI in different computation domains both classical and quantum. One of the first algorithm of the Quantum AI is the Grover algorithm which solves the problem of unstructured search. Grover is a quantum algorithm that finds with high probability the unique input to a black box function that produces a particular output value, using just o(√n) evaluations of the function, where is the size of the function's domain. Another important branch of the AI is the Natural Language Processing (NLP) which is mostly used in human language recognition, classification, verification tasks. Today, the scientists work on the development phase of QNLP. In this thesis, we especially focused on analyzing the Search and NLP related problems with Quantum based Grover Search Algorithm, Classical NLP, QNLP and Cryptographic Communication (QKD). These research topics were considered with contributions of the live example of an Artificial Intelligence based algorithms such as classical search and NLP on classical & quantum computing domain. Grover Algorithm is tried to be investigated and simulated in a classical computer and detailed knowledge of the Grover algorithm, pseudocode of the simulation experiment and hands-on problem solution of Sudoku with Grover Algorithm was mentioned. Also, detailed knowledge of the NLP was investigated and some of the hands-on experiments evaulated. This thesis consists of literature survey, applied methods, the experiments and conclusion-discussion. We worked with Grover and used DFS as benchmark model for comparison of the Quantum and Classical Search Algorithms, also with Qiskit and Q# in the experiments. Kaggle and some of other NLP datasets with various classification models are used in the experiments. Also, we worked to build a hybrid system-architecture model with using classical NLP classification algorithms and Quantum Key Distribution with Superdense Coding protocol, in order to illustrate a hybrid model which consists of NLP and secure communication. Lastly, Quantum Natural Language Processing was analized with comparison to Classical NLP and further future reasearch determined and noted. The main contribution of this thesis is the evaulation, design, tuning, implementation, revealing the differences between Classical & Quantum Grover Search, Classical & Quantum NLP with Cryptographic Communication. Also, Quantum-like simulation project for the individuals who newly begin the Grover algorithm, which provides a better understanding the algorithm in a classical way of calculations in fewer steps. The reason for investigating this topic is related with concern on artificial intelligence based quantum consideration. AI's newest technological development motivates us for working and searching on this subject. The challenges of examining the research topics is to consider and manage to reveal the differences on the ideas which are applied in AI based Classical & Quantum Computer Projects, it needs extra research effort on both of the side.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    841733

    Kuantum tabanlı boyut indirgeme ve sınıflandırıcı gerçekleştirilmesi

    Implementation of dimensional reduction and classifier based on quantum programming

    ZEYNEP ÖZPOLAT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat Üniversitesi

    Yazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT KARABATAK

  2. Tez No

    807438

    Yapay zeka felsefesinde felsefi işlevselciliğin eleştirisi

    The critique of the philosophical functionalism in the philosophy of artificial intelligence

    TARIK TAZEGÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Üniversitesi

    Felsefe Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NECATİ MURAD OMAY

  3. Tez No

    310564

    Destek vektör regresyonu ile PID kontrolör tasarımı

    Design of PID controller via support vector regression

    KEMAL UÇAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE

  4. Tez No

    813662

    İklim değişiklikleri sürecinde iha ve yerküre verilerinden kuantum yapay zekâ ile hava trafik için faydalı sürdürülebilir bir model geliştirilmesi

    Developing a useful sustainable model for air traffic using quantum artificial intelligence based on uav and earth data during the process of climate change

    KÜBRA ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Havacılık MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Ekobilişim Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HALUK EREN

  5. Tez No

    884062

    Yapay zekâ ve küresel noopolitik bir düzenin imkanı

    Artificial intelligence and the possibility of a global noopolitik order

    AHMET SELAMİ ÇALIŞKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Uluslararası İlişkilerİstanbul Medeniyet Üniversitesi

    Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BERDAL ARAL

Geri Dön