นักวิทย์ฯ โหลดจีโนมสมบูรณ์ชุดแรก เข้าควอนตัมคอมพิวเตอร์ได้แล้ว! ตั้งเป้าวิเคราะห์พันธุกรรมมนุษย์เร็วกว่าเครื่องมือเดิม 100 เท่า

วงการชีววิทยาเชิงคำนวณกำลังชนกำแพงสำคัญ ข้อมูลจีโนมที่ไหลออกมาจากห้องแล็บทั่วโลกเพิ่มขึ้นเร็วจนคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมตามไม่ทัน โดยเฉพาะเมื่อต้องวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมระดับประชากร ทำให้เกิดคอขวดในการประมวลผลที่ชะลอการค้นพบทางการแพทย์และการวิจัยด้านวิวัฒนาการ

ล่าสุดเนื่องในวัน World Quantum Day ทีมวิจัยจาก Wellcome Sanger Institute ร่วมกับมหาวิทยาลัย Oxford, Cambridge และ Melbourne ประกาศความสำเร็จในการโหลดจีโนมสมบูรณ์ของไวรัสตับอักเสบดี (Hepatitis D) เข้าสู่ควอนตัมคอมพิวเตอร์ได้เป็นครั้งแรกของโลก ถือเป็นก้าวสำคัญสู่การใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมแก้โจทย์ทางชีววิทยาที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปทำได้ยาก โดยตั้งเป้าว่าในอนาคตจะประมวลผลพันจีโนม (Pangenome) ของมนุษย์ได้เร็วกว่าเครื่องมือเดิมถึง 100 เท่า

เลือก Hepatitis D เป็นเป้าหมายพิสูจน์แนวคิด

ไวรัสตับอักเสบดีถูกเลือกมาเป็นเป้าหมายของการทดลอง เพราะมีจีโนมขนาดกะทัดรัดประมาณ 1,700 คู่เบส (Base Pairs) ซึ่งเหมาะกับการเป็นโจทย์พิสูจน์แนวคิด (Proof-of-Concept) ในช่วงที่ฮาร์ดแวร์ควอนตัมยังมีข้อจำกัดด้านจำนวนคิวบิต (Qubit) ที่ใช้งานได้จริง

การทดลองครั้งนี้ใช้ควอนตัมคอมพิวเตอร์ของ IBM ที่ติดตั้งโปรเซสเซอร์ Heron ขนาด 156 คิวบิต ทีมวิจัยต้องใช้เทคนิคบีบอัดข้อมูลพันธุกรรมให้อยู่ในรูปของสถานะควอนตัม (Quantum States) เพื่อให้พอดีกับจำนวนคิวบิตที่มีอยู่ ถือเป็นการพิสูจน์ว่าข้อมูลชีวภาพจริงสามารถแปลงเป็นรูปแบบที่เครื่องควอนตัมจัดการได้

ทำไมพันจีโนมคือเขาวงกตที่คอมพิวเตอร์ปกติไปไม่รอด?

คอมพิวเตอร์ทั่วไปเจอปัญหาหนักขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อวงการจีโนมิกส์เริ่มขยับจากการใช้ลำดับพันธุกรรมอ้างอิง (Reference Sequence) เพียงชุดเดียว มาเป็นการใช้พันจีโนมซึ่งรวมลำดับพันธุกรรมจากคนหลายคนไว้ด้วยกัน ทำให้ข้อมูลแตกแขนงเป็นเส้นทางหลายสาย สะท้อนความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรจริง

การหาแพตเทิร์นที่มีประโยชน์ภายในเส้นทางที่แตกแขนงเหล่านี้ ยิ่งชุดข้อมูลใหญ่ ความซับซ้อนก็ยิ่งเพิ่มแบบทวีคูณ

Dr. Sergii Strelchuk จาก University of Oxford อธิบายว่า "เป้าหมายของเราคือผลักดันขีดความสามารถของวงการจีโนมิกส์ให้ไปไกลที่สุด เวลาทำงานกับพันจีโนม ข้อมูลจะอยู่ในรูปของเขาวงกตที่พันกันยุ่งเหยิง แต่เรากำลังสร้างอัลกอริทึมควอนตัมเพื่อช่วยหาเส้นทางที่ดีที่สุดผ่านเขาวงกตนี้ ในจุดที่เครื่องมือแบบเดิมอย่างคอมพิวเตอร์คลาสสิกต้องยอมแพ้"

คิวบิตเปิดความเป็นไปได้หลายเส้นทางพร้อมกัน

จุดแข็งของควอนตัมคอมพิวเตอร์คือการใช้สถานะของคิวบิตแทนผลลัพธ์ที่เป็นไปได้หลายแบบในเวลาเดียวกัน ความสามารถนี้เปิดทางให้การคำนวณบางประเภททางจีโนมิกส์ทำได้เร็วกว่าวิธีคลาสสิกอย่างมาก

ทีมวิจัยตั้งเป้าเบนช์มาร์กในอนาคตที่การประมวลผลพันจีโนมของมนุษย์แบบเต็มรูปแบบให้เร็วกว่าเครื่องมือดั้งเดิมถึง 100 เท่า แม้การทดลองกับ Hepatitis D จะยังไม่ให้ความเร็วระดับนั้นในตัวเอง แต่ก็แสดงให้เห็นเส้นทางที่จะนำไปสู่การได้เปรียบเชิงควอนตัม (Quantum Advantage) เมื่อขยายสเกลขึ้นไปในอนาคต

ข้อจำกัดที่ยังต้องข้ามก่อนใช้งานจริง

นักวิทยาศาสตร์บางส่วนยังคงระมัดระวังเรื่องระยะเวลาที่ควอนตัมจะก้าวข้ามคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมได้จริง โดย Science.org รายงานว่า ตราบใดที่ระบบควอนตัมยังไม่สามารถรองรับจีโนมขนาดใหญ่และทำการวิเคราะห์แบบเต็มรูปแบบได้ ก็ยังไม่มีใครรู้แน่ว่าสุดท้ายแล้วจะทำได้ดีกว่าวิธีคลาสสิกที่ปรับจูนมาเป็นอย่างดีหรือไม่

ถึงอย่างนั้น การโหลดจีโนมสมบูรณ์เข้าสู่ฮาร์ดแวร์ควอนตัมได้เป็นครั้งแรก ก็ถือเป็นหมุดหมายทางเทคนิคที่น่าประทับใจ เฟสถัดไปของทีมวิจัยจะมุ่งไปที่การขยายสเกลของวิธีการนี้ และเปลี่ยนเวิร์กโฟลว์เชิงทดลองให้กลายเป็นเครื่องมือที่นักวิจัยคนอื่นนำไปใช้งานได้จริง

ที่มา: TechRadar

ลงทะเบียนเข้าสู่ระบบ เพื่ออ่านบทความฟรีไม่จำกัด

No comment

RELATED ARTICLE

Responsive image

หมดยุคสมาธิสั้น Instagram จะทดสอบ ‘คลิปยาว 90 นาที’ ชี้ต้องการกันให้คนไม่หลุดไป Youtube

Instagram แก้เกมคลิปสั้น ซุ่มทดสอบอัปโหลดวิดีโอยาว 90 นาที ผูก Reels เป็นเหยื่อล่อคลิกเดียวดูคลิปเต็ม พร้อมฟังก์ชันเซฟไปเปิดดูบน Smart TV ท้าชน YouTube เต็มตัว...

Responsive image

12 องค์กรไทยคว้ารางวัล ASOCIO Digital & AI Awards 2026 จากสมาพันธ์ ASOCIO (Asian-Oceanian Computing Industry Organization)

สมาคมอุตสาหกรรมเทคโนโลยีสารสนเทศไทย (ATCI) ร่วมแสดงความยินดีกับ 12 องค์กรไทยที่ได้รับรางวัล ASOCIO Digital & AI Awards 2026 จากสมาพันธ์ ASOCIO ในพิธีที่กรุงจาการ์ตา เมื่อวันที่ 6 ต...

Responsive image

เมืองไทยประกันชีวิต ครองอันดับ 1 Social Power Brand กลุ่มประกันชีวิต 3 ปีติด จาก BrandAge

เมืองไทยประกันชีวิต ได้รับรางวัลอันดับ 1 2026 Thailand’s Social Power Brand กลุ่มประกันชีวิต จาก BrandAge ครองอันดับ 1 ต่อเนื่องเป็นปีที่ 3 (2024–2026)...