量子计算机与人工智能互为助力,为中国超欧美增砝码

人工智能想要取得进一步发展,量子计算是绝对不可以被忽略的。反之,人工智能也可以对量子计算机起到优化作用。量子计算机在人工智能领域的重要作用,或许将引发连锁反应,推动中国科技赶超欧美的步伐。

文/东方亦落

近日,中科院院长白春礼在接受媒体采访时表示,中科院正在研制中国首台量子计算机,并预计在几年之内研发成功。量子计算机的计算能力有多强?白春礼表示,如果使用“天河二号”超级计算机解一个亿亿亿变量的方程组,需要花费100年,而使用一台万亿次的量子计算机的话,只需0.01秒。

在量子领域,中国科技界已由“观测时代”迈入“调控时代”,并取得了丰硕的成果。去年,中国成功发射了全球首枚量子通信卫星,如今又将在量子计算领域取得革命性突破,中国在量子通信方面已然处于领先地位。

量子计算能够在许多领域起到重要作用,在人工智能领域尤甚。可以说,人工智能想要取得进一步发展,量子计算是绝对不可以被忽略的。反之,人工智能也可以对量子计算机起到优化作用。

在这种背景下,中国向量子计算领域拓展将会为在科技领域赶超欧美增加重量级砝码,量子计算机在人工智能领域的重要作用,或许将引发连锁反应,推动中国科技赶超欧美的步伐。

一、量子计算使人工智能如虎添翼,或为其带去质的飞跃

量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,而量子计算机则是遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机与传统计算机的根本区别简而言之就是计算能力超强,而这种区别源于二者存储与运算方式的不同。

普通计算机采用的是二进制算法,一个小晶体管中储存的数据在某个时间点是固定的,不是0就是1。而量子计算机则不同,由于量子具有叠加态,故而量子运算具备天然的并行运算能力。这就相当于一个人做一件事,要分步骤来做,而量子计算机等于增加了分身,可以同时做完这些工作再叠加给出结果,从而大幅提升效率。

可以说,量子计算是一种更聪明、更智慧、更具自我处理能力和学习能力的运算方式。这使得它可以在许多领域起到重要的推助作用,尤其是当下大热的人工智能领域。

量子计算也被称为人工智能协助处理器,非常适合AI及机器的深度学习。一般情况下,AI中的代码是静态的,哪怕结果是错误的,普通算法也不会自己修改。而量子计算机则不然,系统能够自动设定程序,自行修改代码,并通过不断学习来处理之前从未遇到的新数据。如果说传统计算机只有一根筋,那量子计算机则灵活多变。

量子计算的重要性被越来越多的企业注意到,亚马逊、谷歌、IBM以及微软等科技巨头纷纷在这一领域投入大量资源进行研发。其中,谷歌于2013年与NASA(美国航天局)及USRA(大学空间研究联合会)联手构建了量子人工智能实验室。

当时,谷歌AI实验室采用了512量子比特系统,旨在通过量子计算帮助研究人员建立精准的AI模型,并将其应用于网页搜索、语音识别及蛋白质折叠等。到了8月,谷歌证明了量子计算最多能比传统计算快1亿倍。

计算能力是人工智能的根本动力与核心资源。在20年前,一个机器人用32个CPU,能达到120MHz的速度。而如今2000个CPU和300个GPU(图形处理器)使计算能力大幅提升。目前最受瞩目的Alpha Go在与李世石对峙之时动用了1920个CPU和280个GPU来保证运行,但从某种程度上来说,Alpha Go的胜利也只不过是靠硬件堆砌出来的。

况且,随着人工智能的进一步发展,越来越多的数据需要被计算,只靠硬件堆砌来实现更强的计算能力也并非明智的选择。如果用CPU/GPU通用处理器构建数据中心,其所面临的占地、散热及耗电等问题都极其严峻。此外,人工智能中卷积神经网络的发展和深度学习能力的提升也都需要更智能、更强大的计算能力来维系。

例如谷歌大脑,需要1.6万个CPU运行7天才能完成猫脸的无监督学习训练。谷歌大脑目前能够模拟的人脑突触量是100亿,然而人脑的全部突触量大于100万亿。不过,如果通过量子计算机完成,这就不算什么困难的事情了。量子计算机不仅能处理海量数据,更具备自我学习和自我更正能力。从这一点来看,量子计算对人工智能能够起到重要的促进作用,为人工智能的发展带去质的飞跃。

量子计算对于人工智能起到巨大的推动作用,反之,人工智能也可对量子计算机性能起到优化作用。可以说,二者互为助力。中国在量子通信领域具备一定的基础,此时又着眼于量子计算领域,以量子计算发展的状况来看,中国很可能凭借对量子计算的深耕在科技方面赶超欧美。

二、人工智能优化量子计算机性能,中国或凭量子计算赶超欧美

据新华社3月13日消息,一个国际研究团队于13日在英国《自然·物理学》期刊上发表报告,称他们已通过人工智能技术对量子计算机进行了有效的学习和验证,为解决中大规模量子计算机的发展提供了助力。

虽然量子计算技术优势诸多,不过如何对大规模量子计算机进行校准以及如何验证量子计算的结果,对于科研人员而言一直是难题。为此,英国布里斯托尔大学的研究人员与美国、荷兰的同行组成了国际团队,共同设计了一套针对这一问题的解决方案。

根据报告可知,这套方案运用了人工智能中经典的贝叶斯算法,有效实现了量子计算机的校准及验证,并且实现了对未知量子体系“哈密顿量”演化过程的学习与验证。布里斯托尔大学学者王剑威表示:“人工智能使普通计算机和量子计算设备更好地交互,形成一个混合计算机运算体系,从而实现对量子计算机的操控和优化”

由此可见,人工智能可在大规模量子计算机的校准和验证,以及量子计算机深入理解和控制复杂的量子系统方面起到关键作用,有助于量子计算机的研发、制造及优化。所以说,人工智能和量子计算机互为助力。

在这种背景之下,中国科技界将量子计算作为研究重点,正好能够赶上科技热潮。按照《国家创新驱动发展战略纲要》和国家“十三五”规划纲要的要求,中国正面向2030年部署一批重大的科技项目,研发量子计算机就是其中之一。加之量子计算机与人工智能之间密不可分的关系,很可能为中国赶超欧美提供契机。

在科技领域,中国的起步比欧美国家晚了很多,故而多处受制于人。欧美占据了丰富的资源,拥有强大的技术,并累积了深厚的经验,有了这些,利润自然不成问题。欧美再将这些利润投入科技界进行研发,从而形成良性循环。久而久之,就形成了坚固的壁垒,而这一壁垒是中国企业难以打破的。

然而,在新兴的人工智能领域,中国则有着更多的机会。虽然起步也晚,但就人才、企业数量及研究实力方面而言,中国并不逊于欧美国家。在量子计算方面,中国在前期已经打下了一定的基础,在这一基础之上开始对量子计算机进行研发。后期如果能从多方面着手,并加入技术创新,那么在未来,中国或许可以在科技领域打破欧美的技术垄断,甚至实现赶超欧美,进入一个全新的阶段。

注:本文版权归最极客所有。以极客精神解读科技要闻,欢迎关注最极客微信公众号。作者东方亦落交流合作联系微信:dfyl199299

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