Los algoritmos de inspiración cuántica de Microsoft, midiendo identificadores claves de enfermedades

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Los algoritmos de inspiración cuántica de Microsoft han sido diseñados para aprovechar las futuras computadoras cuánticas y se basan en los principios de la física cuántica para resolver problemas informáticos extremadamente difíciles. También pueden ejecutarse en computadoras clásicas que están ampliamente disponibles actualmente.

Estos algoritmos desarrollados por el grupo de computación cuántica de Microsoft han permitido que el equipo de la Universidad Case Western Reserve produzca exploraciones que son hasta tres veces más rápidas que los enfoques anteriores de vanguardia, así como exploraciones que son casi 30% más precisas para medir identificadores claves de enfermedades.

Desde la compañía se ha informado que estos avances podrían ayudar a los médicos a detectar el Cáncer y otras enfermedades más temprano, desarrollar nuevos medicamentos para afecciones cuyo progreso es difícil medir hoy en día o usar imágenes para diagnosticar cánceres en lugar de depender de procedimientos invasivos como las biopsias.

Como se sabe, actualmente una persona con Cáncer de mama puede someterse a varias rondas de quimioterapia y pasar meses en el limbo antes de que las exploraciones médicas puedan mostrar si ese cóctel particular de medicamentos tóxicos está reduciendo el tamaño del tumor.

Es por eso que los expertos de la Universidad Case Western Reserve han querido trabajar para cambiar eso y han sido pioneros en un nuevo enfoque denominado Huella digital por resonancia magnética.

Este enfoque utiliza técnicas de exploración más sensibles que, según esperan, podrían detectar si los tratamientos funcionan después de una sola dosis de quimioterapia.

Mark Griswold, profesor de Radiología de la Universidad Case Western Reserve y director de Investigación de IRM (Imagen de Resonancia Magnética), cree que el equipo puede comenzar a ver esos cambios dentro de una semana, en comparación con los seis meses.

“Eso es realmente importante tanto para los resultados de los pacientes como para la calidad de vida, porque si su quimioterapia no funciona, simplemente envenenó su cuerpo por nada”.

Beneficios de la computación cuántica

Los algoritmos de inspiración cuántica de Microsoft, según el anuncio, son particularmente útiles para los problemas de optimización que implican examinar una gran cantidad de posibilidades para encontrar una solución óptima o eficiente, tan complejas y que requieren tanta potencia informática que las tecnologías actuales luchan por resolverlas.

“Los ejemplos típicos pueden incluir garantizar que el tráfico fluya sin problemas en toda el área metropolitana, la asignación de espacio de puerta y pista de aterrizaje en un aeropuerto internacional ocupado o determinar la mejor forma de secuenciar los procesos de fabricación complicados en diferentes equipos”.

El equipo cuántico de Microsoft, además de mejorar el trabajo de la Universidad Case Western Reserve para detectar de manera más rápida y confiable el Cáncer y otras enfermedades, también se está asociando con la Autoridad de Electricidad y Agua de Dubai.

El ente se encuentra usando algoritmos de inspiración cuántica para descubrir cómo equilibrar de manera ideal los recursos de diferentes fuentes de energía en toda su red eléctrica.

Willis Towers Watson, una compañía global de asesoría, corretaje y soluciones, también está explorando la forma en que los algoritmos de inspiración cuántica de Microsoft podrían mejorar los complejos modelos matemáticos que usa para cuantificar el riesgo e informar las estrategias de inversión.

Se ha destacado que los investigadores de Microsoft han desarrollado los algoritmos como parte de un esfuerzo mayor para crear la computadora cuántica más estable y escalable de la industria, que usa partículas de información cuántica llamadas qubits topológicos.

“Una vez que se construye, los investigadores dicen que la plataforma de computación cuántica podría permitir a los científicos realizar cálculos en minutos que tomarían miles de millones de años en computadoras actuales”.

Las compañías hoy en día, a medida que el desarrollo de una computadora cuántica de propósito general continúa progresando, pueden unirse a la Red Cuántica de Microsoft.

De esta manera podrán acceder a nuevos servicios inspirados en la tecnología cuántica que funcionan con Microsoft Azure, así como el hardware de computadora clásico, como unidades de procesamiento central (CPU), unidades de procesamiento de gráficos (GPU) ) y arrays de puertas programables (FPGA).

Julie Love, directora de Desarrollo de Negocios Cuánticos de Microsoft, ha dicho que el pensamiento cuántico, y las lecciones que han aprendido de la programación de la computadora, les han llevado a un gran avance que pueden ejecutar hoy de forma clásica.

Esto permitiría que el equipo de Microsoft desarrolle y acelere las soluciones para clientes en los sectores de salud, administración financiera, petróleo y gas, y automotriz.

“Se está produciendo un hardware más poderoso, pero estos avances cuánticos están ocurriendo ahora”.

La Huella de resonancia magnética

La Huella digital por resonancia magnética es una técnica dirigida a los médicos que interpretan una RMN (Resonancia Magnética) que les permite tener el mismo grado de precisión cuantitativa, en un rango de propiedades del tejido, en lugar de confiar en la experiencia para decidir subjetivamente si el brillo o el color de un área en particular indica que el tejido está enfermo o sano.

Se ha conocido que actualmente está en uso en una docena de centros médicos académicos y que se espera una adopción más generalizada en los próximos años, de acuerdo a los investigadores.

“Millones y millones de personas se han salvado o se les ha mejorado la vida gracias a la resonancia magnética, pero en gran medida lo que hemos hecho hasta ahora es el equivalente a poner nuestra mano sobre la cabeza de alguien”.

Mark Griswold además ha agregado que el gran cambio que permiten las huellas dactilares es que pueden obtener los números, como una lectura de temperatura, que les permiten hacer un diagnóstico directamente.

Y es que la Huella digital por resonancia magnética, que supera a los protocolos de IRM cuantitativos comparables en un factor de 1.8, produce mediciones numéricas de las propiedades del tejido para cada píxel de una imagen.

Esto, según lo explicado, se logra mediante el uso de secuencias de pulsos mucho más intrincadas: ondas de radio inofensivas que se combinan con campos magnéticos para generar señales distintivas de diferentes tipos de grasa, tejido o tumores dentro del cuerpo de un paciente.

Luego, esos patrones de uso intensivo de datos se comparan con una vasta biblioteca de tejidos con una conocida Huella digital por resonancia magnética que se puede calcular directamente a partir de simulaciones de física.

Una combinación de patrones, con suficiente precisión, sólo podría usarse para diagnosticar cáncer de colon o cerebro, evitando que los pacientes reciban procedimientos dolorosos o invasivos.