פרופ' אלי כהן זכה במענק הורייזן של האיחוד האירופי

קבוצת המחקר של פרופ' אלי כהן זכתה במענק היוקרתי של האיחוד האירופי Horizon RIA (Research and Innovation Actions). הקבוצה, העובדת בשיתוף פעולה עם מספר שותפים אירופאיים ויועצים מארה"ב, תפתח אלגוריתמים בתחום מדעי החברה החישוביים. "מי שמוביל את התהליך הוא ראש המוסד האירופאי למדעי הניהול, שיושב בברצלונה. הוא יצר איתי קשר לפני למעלה משנה, כי הוא התעניין בגישה שהשתמשנו בה בשנים האחרונות בתחום המכניקה הקוונטית, ורצה לרתום אותה לענפים נוספים מחוץ לפיזיקה", מספר פרופ' כהן. "הפרויקט הזה של האיחוד האירופי התאים למטרות שלנו, כיוון שהתכלית שלו היא להביא כלים חישוביים חזקים, בהם נעשה שימוש בתחומי ההנדסה והמדעים המדויקים, לתחום של מדעי החברה".

הפרויקט עליו עובדת קבוצת המחקר בוחן מודלים אלטרנטיביים להצבעות במערכות בחירות לרשויות המקומיות, לראשות הממשלה – ואפילו לשיטה הדמוקרטית. "אנחנו משתמשים כבר מאות שנים באותו המודל, עם וריאציות שונות. עם זאת, אפשר לחשוב על מודלים שמהווים הרחבה פשוטה למודל הזה. למשל, מודל שבו לכל אחד יש יותר מקול אחד, והוא יכול לחלק את ההצבעה שלו בין כמה מועמדים או כמה מפלגות; או מודל שבו כוח ההצבעה הוא לא קבוע, ומשתנה בהתאם לכל מיני פרמטרים. יש דקויות נוספות שאפשר לחקור בצורה כמותית, למשל קיום של מספר סבבי בחירות, או האם מועמד שניצח בהפרש של עשירית האחוז הוא בהכרח המנצח. במסגרת הפרויקט יחקרו האפשרויות הללו, אבל גם מתקדמות יותר, תוך שימוש  בכלים של סימולציות מרובות סוכנים ושל למידה עמוקה, במודלים אנליטיים קלאסיים ובמודלים שמבוססים על תורת הקוונטים. בחלק האחרון נכנסת לתמונה הקבוצה שלי: אנחנו רוצים לבחון האם אפשר להשתמש במחשבים קוונטיים בשביל לבצע הצבעות יעילות ואפקטיביות יותר, תוך הכלה של מספר פרמטרים, ובהם שמירה על פרטיות הבוחרים ומנגנוני הגנה נגד שיבושים וזיופים".

בשלב ראשון, אומר פרופ' כהן, יבחן צוות המחקר שלנו את מודל ההצבעה הקוונטי הקיים מהבחינה תיאורטית, תוך שימוש במדידות של מצבים קוונטים שזורים. בשלב השני נשכלל את המודל, נפתח מודלים נוספים ונשווה ביניהם, כדי לראות איזה מודלים מקיימים את הנחות היסוד ועונים על כל העקרונות שהופכים מודל הצבעה למודל טוב. בשלב זה יבחנו המודלים לא רק בסימולציות של מחשבים קלאסיים, אלא גם על מחשבים קוונטים מרוחקים. בשלב השלישי של המחקר נבחן את המודלים בשטח, בשתי ערים: ברן בשוויץ וארהוס בדנמרק. שלב זה גם העניק לקבוצת המחקר את שמה: .European City² "בסופו של דבר, המטרה שלנו היא שערים, ואפילו מדינות, יתנהלו לפי המודלים שיבחנו במחקר שלנו וימצאו כמתאימים ביותר".

למה זה נחוץ? במדעי החברה, מסביר פרופ' כהן, יש משפט מפורסם שלפיו כל מודל של קבלת החלטות שמבוסס על סדרי עדיפויות לא יכול להתנהג בצורה רציונאלית או קוהרנטית. "מודלים קלאסיים לקבלת החלטות בהכרח יפרו עיקרון שנקרא אי תלות באלטרנטיבות לא רלוונטיות. אפשר היה לצפות ממודל בחירות שהבחירה בין אפשרות א' לאפשרות ב' לא תהיה תלויה באפשרות ג' - אבל היא כן תלויה. מבחינה מתמטית, הוכח שהיא לא יכולה שלא להיות תלויה. אבל לפני כמה שנים הובן שמודלים קוונטיים לקבלת החלטות מתגברים על  האילוץ הזה, שנקרא Arrow’s impossibility theorem. ככלל, עקרונות תורת הקוונטים מסוגלים ליישב אפשרויות סותרות אלה עם אלה, בגלל עקרון הסופר-פוזיציה ועקרון אי-הוודאות. בנוסף, תורת הקוונטים מאפשרת קורלציה חזקה בין חלקיקים מרוחקים – וזה נותן חופש רב יותר לסידור העדיפויות בצורה יותר מוצלחת. זה היופי של תורת הקוונטים: העקרונות שלה מאפשרים לעיתים קרובות להצליח במשימות שהן בלתי אפשריות בעולם הקלאסי. במחקרים הקודמים של קבוצתי נותחו משחקים קוונטיים, והראינו שיש תרון לשחקנים קוונטיים אל מול שחקנים קלאסיים, כי הם יכולים להפיק דברים ששחקנים קלאסיים לא מסוגלים. זה נותן לנו תקווה שגם כאן, נצליח לחדש בתחום של תורת ההחלטות".

המחקר יצא לדרך בחודש אוקטובר הקרוב, לתקופה של שלוש שנים, ולרשותו של פרופ' כהן הועמד סכום של למעלה מ-300 אלף יורו. כעת, מחפש פרופ' כהן סטודנטים וסטודנטיות לתארים מתקדמים ופוסט-דוקטורנטים, עם רקע בחישוב קוונטי או בפיזיקה, שירצו להצטרף אל המחקר. ניתן לראות את העבודות הקודמות של קבוצת המחקר כאן

וליצור קשר עם פרופ' כהן במייל: eliahu.cohen@biu.ac.il