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(cháng)白春禮在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，中科院正在研制中國首臺量子計算機，并預計在幾年之內研發(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(gè)億億億變量的方程組，需要花費100年，而使用一臺萬(wàn)億次的量子計算機的話(huà)，只需0.01秒。

　　在量子領(lǐng)域，中國科技界已由“觀(guān)測時(shí)代”邁入“調控時(shí)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?？梢哉f(shuō)，人工智能想要取得進(jìn)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(huì )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，推動(dòng)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(jìn)行的新型計算，而量子計算機則是遵循量子力學(xué)規律進(jìn)行高速數學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機與傳統計算機的根本區別簡(jiǎn)而言之就是計算能力超強，而這種區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(jìn)制算法，一個(gè)小晶體管中儲存的數據在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)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。這就相當于一個(gè)人做一件事，要分步驟來(lái)做，而量子計算機等于增加了分身，可以同時(shí)做完這些工作再疊加給出結果，從而大幅提升效率。

　　可以說(shuō)，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，尤其是當下大熱的人工智能領(lǐng)域。

　　量子計算也被稱(chēng)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。一般情況下，AI中的代碼是靜態(tài)的，哪怕結果是錯誤的，普通算法也不會(huì )自己修改。而量子計算機則不然，系統能夠自動(dòng)設定程序，自行修改代碼，并通過(guò)不斷學(xué)習來(lái)處理之前從未遇到的新數據。如果說(shuō)傳統計算機只有一根筋，那量子計算機則靈活多變。

　　量子計算的重要性被越來(lái)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(jìn)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(huì ))聯(lián)手構建了量子人工智能實(shí)驗室。

　　當時(shí)，谷歌AI實(shí)驗室采用了512量子比特系統，旨在通過(guò)量子計算幫助研究人員建立精準的AI模型，并將其應用于網(wǎng)頁(yè)搜索、語(yǔ)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計算快1億倍。

　　計算能力是人工智能的根本動(dòng)力與核心資源。在20年前，一個(gè)機器人用32個(gè)CPU，能達到120MHz的速度。而如今2000個(gè)CPU和300個(gè)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(shí)動(dòng)用了1920個(gè)CPU和280個(gè)GPU來(lái)保證運行，但從某種程度上來(lái)說(shuō)，Alpha Go的勝利也只不過(guò)是靠硬件堆砌出來(lái)的。

　　況且，隨著(zhù)人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，越來(lái)越多的數據需要被計算，只靠硬件堆砌來(lái)實(shí)現更強的計算能力也并非明智的選擇。如果用CPU/GPU通用處理器構建數據中心，其所面臨的占地、散熱及耗電等問(wèn)題都極其嚴峻。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)習能力的提升也都需要更智能、更強大的計算能力來(lái)維系。

　　例如谷歌大腦，需要1.6萬(wàn)個(gè)CPU運行7天才能完成貓臉的無(wú)監督學(xué)習訓練。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(wàn)億。不過(guò)，如果通過(guò)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據，更具備自我學(xué)習和自我更正能力。從這一點(diǎn)來(lái)看，量子計算對人工智能能夠起到重要的促進(jìn)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(dòng)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(shuō)，二者互為助力。中國在量子通信領(lǐng)域具備一定的基礎，此時(shí)又著(zhù)眼于量子計算領(lǐng)域，以量子計算發(fā)展的狀況來(lái)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

　　據新華社3月13日消息，一個(gè)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(chēng)他們已通過(guò)人工智能技術(shù)對量子計算機進(jìn)行了有效的學(xué)習和驗證，為解決中大規模量子計算機的發(fā)展提供了助力。

　　雖然量子計算技術(shù)優(yōu)勢諸多，不過(guò)如何對大規模量子計算機進(jìn)行校準以及如何驗證量子計算的結果，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，共同設計了一套針對這一問(wèn)題的解決方案。

　　根據報告可知，這套方案運用了人工智能中經(jīng)典的貝葉斯算法，有效實(shí)現了量子計算機的校準及驗證，并且實(shí)現了對未知量子體系“哈密頓量”演化過(guò)程的學(xué)習與驗證。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備更好地交互，形成一個(gè)混合計算機運算體系，從而實(shí)現對量子計算機的操控和優(yōu)化”

　　由此可見(jiàn)，人工智能可在大規模量子計算機的校準和驗證，以及量子計算機深入理解和控制復雜的量子系統方面起到關(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(shuō)，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(diǎn)，正好能夠趕上科技熱潮。按照《國家創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略綱要》和國家“十三五”規劃綱要的要求，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(wèn)題。歐美再將這些利潤投入科技界進(jìn)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(zhù)更多的機會(huì )。雖然起步也晚，但就人才、企業(yè)數量及研究實(shí)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，在這一基礎之上開(kāi)始對量子計算機進(jìn)行研發(fā)。后期如果能從多方面著(zhù)手，并加入技術(shù)創(chuàng )新，那么在未來(lái)，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(shí)現趕超歐美，進(jìn)入一個(gè)全新的階段。