Интелектуална собственост при нано компютърните технологии.
1.Увод.
От близо 20 години наблюдавам като юрист, който работи в областта на интелектуалната собственост, развитието на компютърните програми в различни области, като паралелно естествено следя и глобалния скок на компютърния хардуер, тъй като той логично отговаря, като технологично ниво, на развитието на конкретния стадий на програмиране – тези дейности вървят така да се каже ръка за ръка.
През последните 10 години вниманието ми се насочи към т.нар „квантови компютри“ и техните братя предшественици – „суперкомпютрите“, като пресечната точка между тях е, че те могат общо да бъдат дефинирани като мощни машини, използвани за извършване на сложни изчисления, решаване на проблеми и анализ на данни. Тук важно е да се отбележи, че между тези технологии програмно, а и хардуерно съществуват значителни разлики.
Суперкомпютрите използват традиционен, вече познат изчислителен подход с множество процесори за бързо обработване на големи количества данни и постигане на един резултат. Тези компютри са най-бързите от гледна точка на суровата изчислителна мощ, но могат да се справят само с една задача в даден момент и възможностите им за обработка са ограничени от закона на Мур[1].
Разликата между споменатите „супер компютри“[2] и квантовите компютри(наричани и нано компютри – термините са аналози) е, че последните използват принципите на квантовата механика, за да обработват информация по начин, който традиционните компютри не могат да постигнат, което води до много по-високи скорости на обработка. Те са способни да се справят с множество задачи едновременно и могат лесно да решават сложни проблеми, които биха отнели месеци на суперкомпютър. Квантовите компютри обаче изискват по-прецизна технологична поддръжка от традиционните си аналози, тъй като са изключително чувствителни към промени в температурата и трябва да останат изолирани от външни, климатични влияния и т.н.
Още през 1959г. бъдещият(тогава) нобелов лауреат Ричард Фейман като един истински визионер за пръв път говори абстрактно за „множетството стаи на дъното“[3], които касаят минитюаризирани нанометрични скали. По-късно, в произведението си „Дрекслер“( от англ. „Drexler“1 и 2), Фейман дава футуристична представа за нанотехнологиите, които стават основа за научните проучвания на множество химици, биолози и инженери, които можем да наречем общо „нанотехнолози“.
Настоящата ми статия е инспирирана от факта, че през септември 2022 екипът на американската компания „Google“ създаде компютърен нано чип, който само за пет минути изпълнява задачи, които биха отнели 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 години на някои от най-бързите конвенционални компютри в света. Това са 10 септилиона години - число, което далеч надхвърля възрастта на познатата ни Вселена и кара учените, които стоят зад последния пробив в квантовите изчисления, да се обърнат към един съвсем нетехнически термин, формулирайки това постижение като технически и научно „умопомрачително“. Този нов чип, наречен „Willow“ е изработен в калифорнийския град Санта Барбара и с размери 4 на 4 сантиметра, като той камбиниран с изкуствен интелект би могъл да ускори създаването на нови лекарства, като значително ускори експерименталната фаза на разработката[4].
IBM естествено не закъсняха. През последните няколко години компанията постигна значителен напредък в проектирането и производството на полупроводници с обявяването на първия в света чип, използващ 7 нанометрови (технически се изписва като 7nm) нано листове[5]. Друг изследователски екип, ръководен от професор Фолкер Соргер от университета „Джордж Вашингтон“ в САЩ, демонстрира нов нано-фотонен еквивалентен процесор, който е способен да решава частни диференциални уравнения[6].
Появи се и технологията на т.нар „квантовите точки“(вид полупроводникови нанокристали)[7], които излъчват само една дължина на вълната на светлината. Това е нов материал, синтезиран чрез процеса на нанопроизводство „отдолу нагоре“. Те имат потенциала да направят революция в компютърната наука и квантовата информатика, като позволят структурирането на мащабируема, икономически ефективна и устойчива на грешки работна машина. Технологията на квантовите точки има някои обещаващи приложения в тази област. В близките години квантовите точки могат да бъдат използвани като квантови битове и да формират основата на квантови компютри, при които двукратната скорост на традиционните компютри се възпроизвежда от квантови битове или кюбити, които могат да бъдат във всяко състояние - между 0 и 1, едновременно и 0, и 1. Благодарение на способността на квантовия компютър да анализира няколко обстоятелства едновременно, се счита, че той има способността да извършва милион изчисления с едно действие, което значително увеличава неговата скорост. Тук ми се иска резонно да отбележа, че разработката на квантови компютри все още е в начален стадий, като тъй като те разчитат на квантовомеханични явления, те логично са изложени на риск, като са изправени пред редица – нека ги наречем тревиални проблеми като шум, загуба на кохерентност и загуба на квантови битове. Настоящата статия има за цел да разгледа цялата тази интересна проблематика от гледна точка на интелектуалната собственост.
2.Авторскоправни аспекти на нанотехнологиите в САЩ.
През 2003г. в САЩ се създава правителствената научна организация „Национална нанотехнологична иницитива“(от англ. National National Nanotechnology Initiative (NNI). NNI е инициатива на правителството на САЩ за научноизследователска и развойна дейност. Повече от тридесет федерални департамента, независими агенции и комисии работят заедно за постигане на общата визия за бъдеще, в което способността за разбиране и контрол на материята в наномащаб води до непрекъснати революции в технологиите и промишлеността в полза на обществото. NNI подобрява междуведомствената координация на научноизследователската и развойна дейност в областта на нанотехнологиите, подпомага общата инфраструктура, позволява използването на ресурси, като се избягва дублирането, и установява общи цели, приоритети и стратегии, които допълват мисиите и дейностите на отделните агенции[8].
В тази иновативна среда научни екипи като IBM и Google започват да развиват своите нано компютърни иновации, подпомагани пряко от правителството на САЩ. Много често тези компании кооперират усилията си и със страни извън САЩ – например припомням, че през 2009г. бе подписано споразумението за сътрудничеството между IBM и българското правителство относно начините за насърчаване на промишлеността, университетите и Българската академия на науките да работят заедно в областта на нанонауките, като в отделно търговско споразумение консултантите на IBM трябваше да помогнат на българското правителство да създаде изследователски център в областта на нанотехнологиите, в който да се използва суперкомпютър IBM Blue Gene, собственост на българската Държавна агенция за информационни технологии и съобщения. Каква е съдбата на този супер компютър и дали към днешна дата с него се работи по развитието на нанотехнологии не става ясно, тъй като от 2010г. липсва публична информация по темата[9], въпреки инвестицията от десетки милиони в него.
Според американската (естествено и международна) авторскоправна доктрина, правна рамка и съдебна практика, авторското право върху компютърни програми[10] има за цел да стимулира и увеличи творчеството, културното многообразие, технологичния прогрес и свободата на изразяване. Важна цел на американската авторскоправна система, регулираща компютърните програми, касаещи квантови чипове например, е да стимулира създаването и разпространението на разнообразни форми на научен прогрес, като дава възможност на следващите поколения автори да ползват свободно произведенията на своите наследници. Съгласно ТРИПС и СТО, включително Бернската конвенция, творческите аспекти на изходния код и фърмуера на квантовия софтуер могат да бъдат защитени с авторско право, като литературно произведение. В случая защитено е изразяването на компютърния софтуер, неговият знаков аналог в букви и цифри, а не неговата функционалност. Преди изразяването на квантов компютърен код да бъде запазена в материален носител, той може да бъде запазен като съдържани с времеви печат(т.е като дата) в платформата i-Depot, WIPO Proof(инструмент за регистрация на всякакви авторски права с дигитален токен на WIPO) или в US Copyright office(това е американското Авторскоправно ведомство, администрирано от Библиотеката на Конгреса). Ведомството позволява ъплоуд до 50 страници изходен код. Програмният код за компютърни програми, касаещи квантови процесори могат да бъдат защитени в САЩ и договорно, чрез споразумения за конфиденциалност( от англ. NDA). Квантовият софтуер, т.нар API (интерфейс за програмиране на приложения), квантовите аритметични единици (квантово събиране, изваждане, умножение и експоненциране), операции за утвърждаване и конфигуриране по време на изпълнение, платформи за квантови изчисления, програмна парадигма и езици, код за стабилизация на „Бейкън-Шор“, цветови кодове и кодове на повърхността - всички тези компоненти попадат в обхвата на обектите, подлежащи на регистрация с авторско право в САЩ. Препоръчително е части от кода, написани на приложни програмни езици, като например eDSL и Python, да бъдат с отворен код вместо защитени с авторско право или да бъдат лицензирани за използване чрез лицензионното оупън сорс лицензионно споразумение Creative Commons[11], тъй като както и при класическите изчисления, очаква се на пазарите да се появят както комерсиални операционни системи, така и такива с отворен код. Няколко неизкристализирали области при квантовите софтуери изискват специално внимание и може би известно пионерство в областта на правото - например функционалността на подобен тип програми, както стана ясно, не е защитена с авторско право. Това повдига резонният въпрос може ли функционалността на софтуера и да бъде защитена чрез патенти и отговорът е - да, ако софтуерът води до конкретен технически резултат, което при квантовите чипове в 99.9% от случаите е така.
3.Патентноправна защита на нано чиповете и нано компютрите.
Интересен факт е, че един от първите заявени (изобщо) патенти за квантови компютри е европейски[12] и е на фирмата „Хитачи Юръп“(от англ. Hitachi Europe Ltd.), като изобретателите му са Пол Каин, Андрю Фергюсън и Дейвид Улямс. Изобретението представлява квантов компютър, който се състои от двойка кюбити, разположени между първи и втори едноелектронни електрометри и контролен гейт. Всеки от кюбитите се състои от молекула амоняк, затворена в молекула C60, разположена върху субстрат. Молекулата C60, съдържаща амоняк, се позиционира с помощта на сканиращ сондажен микроскоп. Очевидно това е квантов компютър микроскоп, служещ за научни опити.
Връщайки се на съвременните постижения в областта на квантовите чипове, трябва да кажем, че през 2022 Хартмут Невен - основател и ръководител на отдела за квантов изкуствен интелект на Google, заяви, че с удоволствие представя патентованото в САЩ компютърно изобретение „Willow“ - най-новия квантов чип на Google. „Willow“ се отличава с най-съвременна производителност по редица показатели, което дава възможност за две важни постижения.
Първото е, че „Willow“ може да намали грешките експоненциално, тъй като използва повече кюбити. Това е ключово предизвикателство в областта на квантовата корекция на грешки, което се преследва от почти 30 години. Второто постижение е, че "Willow" извършва стандартно сравнително изчисление за по-малко от пет минути, което би отнело на един от най-бързите съвременни суперкомпютри 10 септилиона години - число, което значително надвишава възрастта на Вселената.
Чипът „Willow“ е важна стъпка по пътя, започнат преди повече от 10 години, когато Невен основава Google Quantum AI през 2012г. Тогава визията е да се създаде полезен, широкомащабен квантов компютър, който може да използва квантовата механика - „операционната система“ на природата в степента, в която я познаваме днес - в полза на обществото, като се напредва бързо в научните открития, да разработват полезни приложения и да се справя с някои от най-големите предизвикателства на обществото – например при разработката на генерични лекарства за рак. Като част от Google Research, екипът им е начертал дългосрочна пътна карта, а “Willow” ни придвижва значително напред по този път към нови търговски и значими приложения за нашето здраве, наука, индустрия и т.н.
Бих искал накратко и много конспективно да се спра на факта, че предвид бързото нарастване на коментираните квантови компютърни изобретения, иноваторите трябва да имат предвид няколко важни юридически изисквания, които касаят тяхната патентоспособност:
На първо място естествено е изискването за техническа приложимост. За да бъде патентоспособно, квантовото компютърно изобретение трябва да демонстрира осезаем технически ефект, като например подобряване на физически процес или система, извършване на технологична функция. Абстрактни идеи или чисто математически методи не са достатъчни и ако само те са обект на предложението за патент, той ще бъде отказан от експертизата.
Подробно и задълбочено описание. Заявката за патент, подадена за квантово софтуерно/харудуерно изобретение, трябва да съдържа достатъчно подробности, за да може изобретението да бъде реализирано с помощта на сегашния квантов хардуер. Това включва обяснение на начина, по който кюбитите, квантовите врати и корекцията на грешки се прилагат на практика.
Ясна и точна терминология. Използваната в претенциите терминология на квантовите изчисления трябва да бъде точна и ясно дефинирана, тъй като двусмислието може да доведе до отхвърляне на патента поради непатентоспособност, която е породена от противоречие с известното ниво на техниката. Изобретателите трябва да се уверят, че описанието е разбираемо за патентните експерти и отличава изобретението от предходните достижения на техниката.
Изобретателска стъпка: Заявката за патент трябва да показва как квантовата технология решава технически проблем по нов и неочевиден начин в сравнение със съществуващите решения, както при класическите супер компютри, чипове, полупроводници, транзистори и т.н, така и при квантовите.
В заключение ми се иска да кажа, че съвременните квантови чипове( и не само) представляват новаторски скок към практическите квантови изчисления с трансформиращ потенциал в областта на изкуствения интелект, откриването на лекарства, ядрения синтез и криптографията. Въпреки че до търговската им употреба остават още години, въздействието на квантовите компютри в бъдещето е повече от предвидимо, а компаниите, които инвестират в тях защитават иновациите си с детайлно авторскоправно и патентно портфолио. В този контекст предизвикателствата пред изобретателите на тези технологии тепърва престоят и те ще трябва да съсредоточат усилията си върху сериозна и детайлна развойна дейност, базирана на експертни технологични изпитания, както и на демонстрирането на технически ефекти, предоставянето на подробни анализи(включително чрез изкуствен интелект), използването на точна терминология и демонстрирането на качествено високо ниво на новост, за да наложат дадена иновация на все по конкурентния квантов компютърен пазар. Надявам се нашите компютърни учени отново да се върнат в тази игра, тъй като очевидно тя не е само на думи, а на реални, дългосрочни постижения, фокус, постоянство в анализа и развойната дейност, а и сериозни инвестиции, зад които стоят огромни компании и/или цели правителства.
Автор: адв. Атанас Костов
[1] Той е свързан с принципът, че скоростта на компютърните процесори се удвоява на всеки две години;
[2] България също разполага с такъв – тай се казва „Хемус“ и се намира Института по информационни и комуникационни технологии (ИИКТ) към БАН. Българският суперкомпютър с близо 100 000 ядра и производителност над 3 PetaFlops (със скорост над 3 х 1015 операции с плаваща запетая в секунда). Суперкомпютърът „Хемус“ дава възможност за извършване на мащабни научни изследвания в области като изкуствен интелект, климатология, биоинформатика, лекарствен дизайн, широкомащабни симулации на високотехнологични материали и процеси, моделиране на динамични процеси в индустрията и високопроизводителен анализ на големи данни. Той предоставя опция за съхранение и обработка на близо 6,72 ПетаБайта данни в съответствие с принципите FAIR, т,е, данни, които отговарят на принципите за намиране, достъпност, оперативна съвместимост и повторна употреба.
[3] Стенограмата на класическата лекция, която Ричард Файнман изнася на 29 декември 1959 г. на годишната среща на Американското физическо общество в Калифорнийския технологичен институт (Калтех), е публикувана за първи път в Caltech Engineering and Science, том 23:5, февруари 1960 г., стр. 22-36. С любезното им разрешение тя е достъпна в интернет на адрес: http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html
[4] Предвижда се квантовите компютри, които използват откритието, че материята може да съществува в множество състояния едновременно, да имат силата да извършват много по-големи изчисления от досегашните, което ще ускори създаването на реактори за ядрен синтез и ще ускори въздействието на изкуствения интелект, особено в медицината. Например, това може да позволи сканирането с ядрено-магнитен резонанс да бъде разчетено с подробности на ниво атом, което ще отключи нови хранилища с данни за човешкото тяло и болестите, които изкуственият интелект ще може да обработва, заявиха от Google;
[5] Виж статията по темата „Nanosheet field effect transistors-A next generation device to keep Moore's law alive“ тук: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S002626922100152X?via%3Dihub;
[6] Статията по тази научна разработка можете да намерите тук: https://www.nature.com/articles/s42005-021-00683-4;
[7] Квантовите точки (QD) са полупроводникови нанокристали, които притежават изключителни свойства, които не се срещат при техните аналози в насипно състояние. Те привличат вниманието на академичните среди и промишлеността поради ефекта на квантово ограничаване и уникалните си фотофизични свойства. Изчислителните подходи, като например симулации на първи принципи и класическа молекулярна динамика, са незаменими инструменти както в научните изследвания, така и в промишлените приложения на QD. Повече по темата можете да прочетете в статията „Overview of Computational Simulations in Quantum Dots“ тук: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ijch.201900026
[8] Сайтът на организацията може да бъде открит тук: https://www.nano.gov/nset
[9] "Блу Джийн" започва работа на 9 септември 2008г. Цената на 40-ия по мощност компютър в света(тогава), базиран в България е 5.4 млн. лева, като правителството създадава и държавната компания "Български технологичен център" с капитал от 50 млн.;
[10] В чл.101 от Авторскоправния закон на САЩ терминът „компютърна програма“ се определя като комбинация от волеизявления или инструкции, които се използват директно или индиректно в работата на компютър или за да породи той конкретен резултат;
[11] Виж по темата Костов, А – “Авторско право и оупън сорс системите“ тук: https://iusauthor.com/publikacii/95-avtorskoto-pravo-i-open-sorce-sistemite.html
[12] Виж европейски патент ЕР1286303А1 “Quantum computer”;