人工智能和量子計算機聯(lián)手 助中國科技趕超歐美

　　近日，中科院院長白春禮在接受媒體采訪時表示，中科院正在研制中國首臺量子計算機，并預(yù)計在幾年之內(nèi)研發(fā)成功。量子計算機的計算能力有多強?白春禮表示，如果使用“天河二號”超級計算機解一個億億億變量的方程組，需要花費100年，而使用一臺萬億次的量子計算機的話，只需0.01秒。

　　在量子領(lǐng)域，中國科技界已由“觀測時代”邁入“調(diào)控時代”，并取得了豐碩的成果。去年，中國成功發(fā)射了全球首枚量子通信衛(wèi)星，如今又將在量子計算領(lǐng)域取得革命性突破，中國在量子通信方面已然處于領(lǐng)先地位。

　　量子計算能夠在許多領(lǐng)域起到重要作用，在人工智能領(lǐng)域尤甚。可以說，人工智能想要取得進一步發(fā)展，量子計算是絕對不可以被忽略的。反之，人工智能也可以對量子計算機起到優(yōu)化作用。

　　在這種背景下，中國向量子計算領(lǐng)域拓展將會為在科技領(lǐng)域趕超歐美增加重量級砝碼，量子計算機在人工智能領(lǐng)域的重要作用，或許將引發(fā)連鎖反應(yīng)，推動中國科技趕超歐美的步伐。

　　量子計算使人工智能如虎添翼，或為其帶去質(zhì)的飛躍

　　量子計算是一種依照量子力學(xué)理論進行的新型計算，而量子計算機則是遵循量子力學(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機與傳統(tǒng)計算機的根本區(qū)別簡而言之就是計算能力超強，而這種區(qū)別源于二者存儲與運算方式的不同。

　　普通計算機采用的是二進制算法，一個小晶體管中儲存的數(shù)據(jù)在某個時間點是固定的，不是0就是1。而量子計算機則不同，由于量子具有疊加態(tài)，故而量子運算具備天然的并行運算能力。這就相當(dāng)于一個人做一件事，要分步驟來做，而量子計算機等于增加了分身，可以同時做完這些工作再疊加給出結(jié)果，從而大幅提升效率。

　　可以說，量子計算是一種更聰明、更智慧、更具自我處理能力和學(xué)習(xí)能力的運算方式。這使得它可以在許多領(lǐng)域起到重要的推助作用，尤其是當(dāng)下大熱的人工智能領(lǐng)域。

　　量子計算也被稱為人工智能協(xié)助處理器，非常適合AI及機器的深度學(xué)習(xí)。一般情況下，AI中的代碼是靜態(tài)的，哪怕結(jié)果是錯誤的，普通算法也不會自己修改。而量子計算機則不然，系統(tǒng)能夠自動設(shè)定程序，自行修改代碼，并通過不斷學(xué)習(xí)來處理之前從未遇到的新數(shù)據(jù)。如果說傳統(tǒng)計算機只有一根筋，那量子計算機則靈活多變。

　　量子計算的重要性被越來越多的企業(yè)注意到，亞馬遜、谷歌、IBM以及微軟等科技巨頭紛紛在這一領(lǐng)域投入大量資源進行研發(fā)。其中，谷歌于2013年與NASA(美國航天局)及USRA(大學(xué)空間研究聯(lián)合會)聯(lián)手構(gòu)建了量子人工智能實驗室。

　　當(dāng)時，谷歌AI實驗室采用了512量子比特系統(tǒng)，旨在通過量子計算幫助研究人員建立精準(zhǔn)的AI模型，并將其應(yīng)用于網(wǎng)頁搜索、語音識別及蛋白質(zhì)折疊等。到了8月，谷歌證明了量子計算最多能比傳統(tǒng)計算快1億倍。

　　計算能力是人工智能的根本動力與核心資源。在20年前，一個機器人用32個CPU，能達到120MHz的速度。而如今2000個CPU和300個GPU(圖形處理器)使計算能力大幅提升。目前最受矚目的Alpha Go在與李世石對峙之時動用了1920個CPU和280個GPU來保證運行，但從某種程度上來說，Alpha Go的勝利也只不過是靠硬件堆砌出來的。

　　況且，隨著人工智能的進一步發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)需要被計算，只靠硬件堆砌來實現(xiàn)更強的計算能力也并非明智的選擇。如果用CPU/GPU通用處理器構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，其所面臨的占地、散熱及耗電等問題都極其嚴(yán)峻。此外，人工智能中卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和深度學(xué)習(xí)能力的提升也都需要更智能、更強大的計算能力來維系。

　　例如谷歌大腦，需要1.6萬個CPU運行7天才能完成貓臉的無監(jiān)督學(xué)習(xí)訓(xùn)練。谷歌大腦目前能夠模擬的人腦突觸量是100億，然而人腦的全部突觸量大于100萬億。不過，如果通過量子計算機完成，這就不算什么困難的事情了。量子計算機不僅能處理海量數(shù)據(jù)，更具備自我學(xué)習(xí)和自我更正能力。從這一點來看，量子計算對人工智能能夠起到重要的促進作用，為人工智能的發(fā)展帶去質(zhì)的飛躍。

　　量子計算對于人工智能起到巨大的推動作用，反之，人工智能也可對量子計算機性能起到優(yōu)化作用?？梢哉f，二者互為助力。中國在量子通信領(lǐng)域具備一定的基礎(chǔ)，此時又著眼于量子計算領(lǐng)域，以量子計算發(fā)展的狀況來看，中國很可能憑借對量子計算的深耕在科技方面趕超歐美。

　　人工智能優(yōu)化量子計算機性能，中國或憑量子計算趕超歐美

　　據(jù)新華社3月13日消息，一個國際研究團隊于13日在英國《自然·物理學(xué)》期刊上發(fā)表報告，稱他們已通過人工智能技術(shù)對量子計算機進行了有效的學(xué)習(xí)和驗證，為解決中大規(guī)模量子計算機的發(fā)展提供了助力。

　　雖然量子計算技術(shù)優(yōu)勢諸多，不過如何對大規(guī)模量子計算機進行校準(zhǔn)以及如何驗證量子計算的結(jié)果，對于科研人員而言一直是難題。為此，英國布里斯托爾大學(xué)的研究人員與美國、荷蘭的同行組成了國際團隊，共同設(shè)計了一套針對這一問題的解決方案。

　　根據(jù)報告可知，這套方案運用了人工智能中經(jīng)典的貝葉斯算法，有效實現(xiàn)了量子計算機的校準(zhǔn)及驗證，并且實現(xiàn)了對未知量子體系“哈密頓量”演化過程的學(xué)習(xí)與驗證。布里斯托爾大學(xué)學(xué)者王劍威表示：“人工智能使普通計算機和量子計算設(shè)備更好地交互，形成一個混合計算機運算體系，從而實現(xiàn)對量子計算機的操控和優(yōu)化”

　　由此可見，人工智能可在大規(guī)模量子計算機的校準(zhǔn)和驗證，以及量子計算機深入理解和控制復(fù)雜的量子系統(tǒng)方面起到關(guān)鍵作用，有助于量子計算機的研發(fā)、制造及優(yōu)化。所以說，人工智能和量子計算機互為助力。

　　在這種背景之下，中國科技界將量子計算作為研究重點，正好能夠趕上科技熱潮。按照《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》和國家“十三五”規(guī)劃綱要的要求，中國正面向2030年部署一批重大的科技項目，研發(fā)量子計算機就是其中之一。加之量子計算機與人工智能之間密不可分的關(guān)系，很可能為中國趕超歐美提供契機。

　　在科技領(lǐng)域，中國的起步比歐美國家晚了很多，故而多處受制于人。歐美占據(jù)了豐富的資源，擁有強大的技術(shù)，并累積了深厚的經(jīng)驗，有了這些，利潤自然不成問題。歐美再將這些利潤投入科技界進行研發(fā)，從而形成良性循環(huán)。久而久之，就形成了堅固的壁壘，而這一壁壘是中國企業(yè)難以打破的。

　　然而，在新興的人工智能領(lǐng)域，中國則有著更多的機會。雖然起步也晚，但就人才、企業(yè)數(shù)量及研究實力方面而言，中國并不遜于歐美國家。在量子計算方面，中國在前期已經(jīng)打下了一定的基礎(chǔ)，在這一基礎(chǔ)之上開始對量子計算機進行研發(fā)。后期如果能從多方面著手，并加入技術(shù)創(chuàng)新，那么在未來，中國或許可以在科技領(lǐng)域打破歐美的技術(shù)壟斷，甚至實現(xiàn)趕超歐美，進入一個全新的階段。