ما وراء البرمجيات: شركات الحوسبة العميقة الناشئة في الكمبيوتر الكمومي والضوئي والعصبي الاصطناعي

استقطبت قطاعات الهاردوير التقني العميق ما يزيد على 6 مليارات دولار من استثمارات رأس المال المغامر على مستوى العالم في عام 2025، إذ استحوذت الحوسبة الكمومية وحدها على قرابة 2.5 مليار دولار عبر أكثر من 200 صفقة — أرقام كانت ستبدو ضرباً من الخيال قبل عقد من الزمن، حين كان الرأي السائد أن الهاردوير مقبرة للشركات الناشئة. لقد مات ذلك الإجماع اليوم. جيل جديد من الشركات التي تبني معالجات كمومية وشرائح ضوئية وهندسات حوسبية عصبية اصطناعية يجتذب رأس مال جاد من صناديق الثروة السيادية ووكالات الدفاع وصناديق رأس المال المغامر من الدرجة الأولى، بعد أن خلصت هذه الجهات إلى أن الطبقة البرمجية باتت تقترب من حدودها وأن المكاسب الكبرى في الأداء يجب أن تأتي من فيزياء الحوسبة ذاتها.

لماذا عاد الهاردوير إلى دائرة الضوء

للعودة المتجددة نحو الهاردوير التقني العميق سبب واضح: كشف ازدهار الذكاء الاصطناعي عن السقف الذي يحده السيليكون التقليدي. تستهلك مجموعات وحدات معالجة الرسومات التي تشغّل نماذج المحولات على نطاق hyperscale ميغاواطات من الكهرباء، ومع ذلك تعجز عن حل فئات معينة من المشكلات — الأمثلة على نطاق واسع، ومحاكاة جزيئات الأدوية، والاستنتاج الفوري على حافة الشبكة — دون تكاليف باهظة. يمكن للتحسين البرمجي أن يمد عمر البنى التحتية الحالية، لكن التكلفة الأساسية للطاقة لكل عملية في الترانزستورات القائمة على تقنية CMOS لم تتحسن بشكل ملموس منذ سنوات. انتهت قانون Moore بوصفها قوة اقتصادية عملية.

في هذه الفجوة تبرز ثلاثة نماذج متمايزة: تعد الحوسبة الكمومية بتسارعات أسية في فئات محددة من المسائل باستخدام التراكب الكمومي والتشابك. تنقل الحوسبة الضوئية البيانات على حزم الضوء بدلاً من الإلكترونات، مما يخفض استهلاك الطاقة والكمون في أحمال عمل الاستنتاج بالذكاء الاصطناعي. وتحاكي الشرائح العصبية الاصطناعية الاشتعال المتفرق والمدفوع بالأحداث في الخلايا العصبية البيولوجية، محققةً كفاءة طاقة أعلى بمراتب لمهام ذكاء اصطناعي مضمّن معينة. لا يُعدّ أي من هذه النماذج بديلاً مباشراً لوحدات GPU أو CPU؛ إذ يستهدف كل منها فئة محددة من المشكلات حيث تفشل المناهج التقليدية. لكنها مجتمعةً تمثل أهم تنويع معماري في تاريخ الحوسبة منذ المعالج نفسه.

عجّلت الحكومات بهذا الاتجاه. أضخّ قانون CHIPS and Science الأمريكي وقانون European Chips Act وبرامج مماثلة في اليابان وكوريا الجنوبية والصين مليارات الدولارات في أبحاث أشباه الموصلات والتصنيع المحلي. وتموّل وكالات الدفاع — DARPA في الولايات المتحدة و DSTL في المملكة المتحدة — برامج كمومية وعصبية اصطناعية منذ سنوات. وبات بإمكان الشركات المنبثقة من الأوساط الأكاديمية الانتقال من المختبر إلى جولة التمويل Series A بوتيرة غير مسبوقة.

الحوسبة الكمومية: السباق نحو الميزة العملية

تمتلك الحوسبة الكمومية أعلى مستوى من الاهتمام الإعلامي وأطول أفق تجاري بين النماذج الثلاثة. لم يعد السؤال الجوهري ما إذا كانت الحواسيب الكمومية قادرة على التفوق على الأنظمة الكلاسيكية في معايير مصطنعة — إذ هي كذلك — بل متى وعلى أي أحمال عمل حقيقية ستحقق قيمة تجارية فعلية.

تستخدم IonQ، الشركة المدرجة في بورصة ناسداك ومقرها ولاية ماريلاند، كيوبتات الأيونات المحاصرة — ذرات مشحونة فردية محتجزة في حقول كهرومغناطيسية وتُتحكم بها بالليزر. تحقق أنظمة الأيونات المحاصرة دقة كيوبت أعلى بكثير مقارنةً بالبدائل فائقة التوصيل، مما يجعلها جذابة للخوارزميات قصيرة المدى التي لا تتحمل الأخطاء. يستهدف نظام Forte من IonQ 35 كيوبتاً خوارزمياً وهو متاح عبر AWS Braket وAzure Quantum وGoogle Cloud.

تسلك PsiQuantum، ومقرها بالو ألتو، طريقاً مختلفاً تماماً: نهج الفوتونيات السيليكونية نحو حوسبة كمومية متسامحة مع الأخطاء، يتطلب التصنيع على نطاق فابريكات أشباه الموصلات. جمعت الشركة أكثر من 700 مليون دولار وشكّلت شراكة مع GlobalFoundries لتصنيع شرائحها الضوئية على خطوط إنتاج تجارية. أما QuEra Computing، المنبثقة من جامعتَي Harvard وMIT ومقرها بوسطن، فتعمل على مصفوفات الذرات المتعادلة. أثبت نظامها Aquila عملَه بـ 256 كيوبتاً عام 2023 وأُتيح عبر خدمات Amazon Web Services. تتميز منصات الذرات المتعادلة بقدرتها على إعادة تشكيل الاتصال بين الكيوبتات أثناء الحوسبة — مرونة تفتقر إليها أنظمة الأيونات المحاصرة وفائقة التوصيل.

التقييم الصريح: لم يُثبَت بعد أي تفوق كمومي ذو صلة تجارية — أي نتائج أفضل بصورة قابلة للإثبات من أفضل خوارزمية كلاسيكية على نطاق مفيد — لمشكلات تجارية حقيقية. ويضع معظم باحثي الحوسبة الكمومية النشر التجاري الفعلي في النافذة الزمنية 2027–2032.

الحوسبة الضوئية: استنتاج الذكاء الاصطناعي بسرعة الضوء

في حين تعد الحوسبة الكمومية بتحولات مستقبلية، تحل الحوسبة الضوئية مشكلة قائمة اليوم: تكلفة الطاقة والكمون في عملية ضرب المصفوفات داخل شبكات العصبية الكبيرة. يمكن تنفيذ ضرب المصفوفات — العملية الرياضية الجوهرية الكامنة خلف كل نموذج محوّل وكل شبكة عصبية التفافية وكل نموذج لغوي ضخم — بصرياً بسرعة الضوء مع تبديد طاقة شبه معدوم، لأن الفوتونات لا تولّد حرارة كما تفعل الإلكترونات.

بنت Lightmatter، الشركة البوسطنية التي أسسها باحثون من MIT، مسرّع ذكاء اصطناعي ضوئي باسم Passage يجري حسابات المصفوفات في المجال البصري. تستهدف بنيتها المعمارية الجيل الثاني Envise النشر في مراكز البيانات وتتموضع مباشرةً في مواجهة وحدات GPU من فئة H لدى NVIDIA لأحمال عمل الاستنتاج. جمعت Lightmatter أكثر من 400 مليون دولار من مستثمرين يشمل GV (Google Ventures) وSpark Capital.

تهاجم Ayar Labs مشكلة ذات صلة لكنها متمايزة: اختناق عرض النطاق الترددي بين الشرائح. مع ازدياد قوة مسرّعات الذكاء الاصطناعي، تصبح الموصلات النحاسية التي تربطها بالذاكرة وبعضها البعض هي العامل المحدود. تضمّ Ayar Labs وحدات I/O بصرية مباشرةً داخل حزم الشرائح، مستعيضةً عن الإشارات الكهربائية بالضوء للاتصال بين الشريحة والشريحة. جمعت Ayar أكثر من 130 مليون دولار وتضم في قائمة مستثمريها Intel Capital وNVIDIA وGlobalFoundries.

يتمتع قطاع الفوتونيات بميزة واضحة على المدى القريب مقارنةً بالكم: لا يستلزم تبريداً تحت الصفر ولا عمليات تصنيع بالغة التعقيد ولا سلاسل أدوات برمجية جديدة كلياً. يمكن لمسرّعات الذكاء الاصطناعي الضوئية الاندماج في البنية التحتية القائمة لمراكز البيانات.

الشرائح العصبية الاصطناعية: الحوسبة على نمط الدماغ

تستلهم الحوسبة العصبية الاصطناعية هندستها من الشبكات العصبية البيولوجية. بينما تنفذ المعالجات التقليدية تعليمات متسلسلة، تستخدم الشرائح العصبية الاصطناعية شبكات عصبية نابضة — دوائر متفرقة مدفوعة بالأحداث لا تستهلك الطاقة إلا حين “يُطلق” العصبون. والنتيجة كفاءة طاقة قصوى للمهام التي تتوافق بصورة طبيعية مع البيانات الزمنية المتفرقة: معالجة أجهزة الاستشعار، والتعرف على الصوت، والروبوتات، والذكاء الاصطناعي المضمّن الدائم.

تُعدّ شريحة Loihi 2 من Intel، الصادرة عام 2021، الشريحة العصبية الاصطناعية البحثية الأكثر تقدماً المتاحة للمطورين الخارجيين. وزّعت Intel أنظمة Loihi 2 على أكثر من 200 مؤسسة بحثية عبر مجتمعها Intel Neuromorphic Research Community. تضم Loihi 2 مليون خلية عصبية و120 مليون نقطة اشتباك عصبي في شريحة مصنّعة بتقنية 4nm لدى Intel وتستهلك ميلي واط — أقل بمراتب من وحدة GPU تنجز استنتاجاً مكافئاً.

يتبنى نظام BrainScaleS التابع لـ Human Brain Project، الذي طوّرته جامعة Heidelberg، نهجاً تماثلياً. بدلاً من دوائر النبضات الرقمية، يستخدم BrainScaleS دوائر تماثلية تجسّد فيزيائياً المعادلات التفاضلية التي تحكم ديناميكيات الخلايا العصبية، مشغّلاً المحاكاة بسرعة تبلغ 1,000 ضعف الزمن الحيوي الفعلي. يدعم BrainScaleS-2 الآن التعلم داخل الشريحة، وهي قدرة لا تزال معظم المنصات العصبية الاصطناعية تفتقر إليها.

المشهد التجاري العصبي الاصطناعي لا يزال في طور النشأة. تستهدف شركات ناشئة من بينها Innatera (هولندا) وSynSense (سويسرا) وBrainChip (أستراليا) تطبيقات المنتجات المضمّنة فائقة انخفاض الاستهلاك — السماعات الطبية والمستشعرات الصناعية وكاميرات مراقبة الحياة البرية — حيث تُشكّل حياة البطارية القيد الرئيسي.

مشهد المستثمرين وحقيقة التمويل

يستلزم الاستثمار في الهاردوير التقني العميق نموذجاً مختلفاً عن رأس المال المغامر البرمجي. تُقاس مدد التطوير بالسنوات والعقود لا بالأشهر. متطلبات رأس المال ضخمة — يمكن لبرنامج واعد في الحوسبة الكمومية أن يستنزف مئات الملايين قبل أن يوقّع عميل تجاري واحد عقداً. واحتمال الفشل التقني الكامل ليس ضئيلاً.

تكيّفت قاعدة المستثمرين وفق ذلك. غدت صناديق الثروة السيادية — ولا سيما تلك الخليجية وTemasek السنغافورية وصناديق التقاعد الكندية — ركائز أساسية في جولات التمويل العميقة نظراً لامتلاكها الحجم الرأسمالي وأفق الصبر الذي لا تستطيع هياكل رأس المال المغامر التقليدية استيعابه. يوفر المستثمرون الاستراتيجيون من صناعتَي أشباه الموصلات والدفاع ليس رأس المال وحسب، بل الوصول إلى مصانع التصنيع ومسارات المواهب والعلاقات مع العقود الحكومية.

كان المشهد في الأسواق العامة متذبذباً. دخلت IonQ إلى البورصة عبر SPAC عام 2021 وشهدت تقلبات سعرية حادة في سهمها إذ يُعيد المستثمرون معايرة الجداول الزمنية للميزة الكمومية. أما Rigetti Computing فقد واجهت صعوبات مشابهة بعد إدراجها. الدرس ليس أن شركات الكم المدرجة غير قابلة للاستثمار، بل إن السوق لا يزال يتعلم كيفية تسعير رهانات تقنية تمتد عقداً من الزمن.

أكثر الشركات الناشئة في مجال التقنية العميقة نجاحاً هي تلك التي وجدت تطبيقات تجارية وسيطة — منتجات تدرّ إيرادات اليوم من نفس المكدس التقني الذي تطوّره للتطبيق التحويلي الغائي. Ayar Labs التي تبيع وحدات I/O الضوئية لمجموعات HPC التقليدية مثال على ذلك. وLightmatter التي تشغّل أحمال عمل الاستنتاج لعملاء السحابة اليوم مثال آخر.

المصادر والقراءات الإضافية

• IonQ — موارد الحوسبة الكمومية والوثائق التقنية
• Lightmatter — نظرة عامة على تقنية مسرّع الذكاء الاصطناعي الضوئي
• Intel Neuromorphic Research — برنامج Loihi 2
• McKinsey — تقنية الكم تشهد استثمارات قياسية وتقدماً في سد فجوة المواهب
• Ayar Labs — تقنية الإدخال والإخراج الضوئية
• QuEra Computing — نظام Aquila الكمومي بالذرات المتعادلة