文本/東也下降

10月24日，谷歌在《自然》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于量子計(jì)算的論文。據(jù)說(shuō)已經(jīng)研制出一種擁有54個(gè)量子比特(包括53個(gè)有效量子比特)的超導(dǎo)量子芯片“Sycamore”?；谶@款芯片對(duì)一個(gè)53位、20深度的電路進(jìn)行100萬(wàn)次采樣只需要200秒，但最強(qiáng)大的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit卻需要1萬(wàn)年才能完成這一過(guò)程，因此谷歌號(hào)稱是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的國(guó)家。

雖然這一成就受到了許多贊揚(yáng)，但也有許多質(zhì)疑者。然而，如果谷歌的量子計(jì)算能力如其所說(shuō)，它很可能會(huì)給人工智能領(lǐng)域帶來(lái)巨大的幫助。不僅是谷歌，全世界的許多科技巨頭都在量子計(jì)算方面有所動(dòng)作，并取得了相當(dāng)大的成就。

雖然人工智能的概念是在1956年的達(dá)特茅斯會(huì)會(huì)議上提出的，但它的快速發(fā)展是在最近幾年，其原因與技術(shù)和環(huán)境的發(fā)展密切相關(guān)?，F(xiàn)在，在量子計(jì)算的幫助下，人工智能會(huì)更快地進(jìn)入“強(qiáng)人工智能”階段嗎？如果量子霸權(quán)來(lái)了，會(huì)對(duì)其他領(lǐng)域產(chǎn)生怎樣的影響？

首先，量子霸權(quán)是奇點(diǎn)？到來(lái)的機(jī)會(huì)

多年來(lái)深耕量子計(jì)算的IBM表示，自己的計(jì)算機(jī)只需2.5天就能完成谷歌，提出的不到1萬(wàn)年的任務(wù)。量子信息中科院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任郭國(guó)平，也認(rèn)為，谷歌所謂的萬(wàn)年是基于“粗糙數(shù)字”的量子計(jì)算特性，但未能考慮當(dāng)今超級(jí)計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲(chǔ)方面的性能優(yōu)化。從這個(gè)角度來(lái)看，谷歌所謂的“量子霸權(quán)”有誤導(dǎo)公眾的嫌疑。

盡管如此，谷歌的這一成就還是值得稱贊的，對(duì)谷歌本身和一些熱點(diǎn)領(lǐng)域都具有重要意義。谷歌本人顯然也是這樣認(rèn)為的，谷歌，的桑達(dá)爾皮查伊， CEO甚至將量子計(jì)算的研究成果的意義與萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)相提并論。

與傳統(tǒng)計(jì)算相比，量子計(jì)算具有明顯的優(yōu)勢(shì)。以谷歌，重視的人工智能領(lǐng)域?yàn)槔?，其?lái)源是大數(shù)據(jù)、算法和計(jì)算能力。大數(shù)據(jù)靠積累，計(jì)算能力來(lái)源于摩爾定律。

重點(diǎn)是人工智能發(fā)展的障礙是計(jì)算能力。如今的設(shè)備和技術(shù)讓大數(shù)據(jù)的積累呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但如何處理海量數(shù)據(jù)卻是一大難題。如今，產(chǎn)生數(shù)據(jù)的能力已經(jīng)不能與處理數(shù)據(jù)的能力相匹配。即使是谷歌引以為豪的AlphaGo，在下一盤棋中消耗的能量也是人類的幾十萬(wàn)倍，這是計(jì)算能力不足造成的。

此時(shí)量子計(jì)算的作用凸顯，其進(jìn)步可能會(huì)對(duì)人工智能領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性的改變。雷庫(kù)茲韋爾，一位科技大師，曾預(yù)言“2045年，隨著奇點(diǎn)，的到來(lái)，人工智能將徹底超越人類智能，而人類歷史也將徹底改變”。

在最近的一次采訪中，皮查伊表示，量子計(jì)算和人工智能是“共生的東西”，兩者都處于早期研究階段。而“人工智能可以加速量子計(jì)算，量子計(jì)算可以加速人工智能”。對(duì)于量子計(jì)算，皮查伊也充滿信心：“我們認(rèn)為我們是一家深度計(jì)算機(jī)科學(xué)公司。在摩爾定律的最后，量子計(jì)算是我們將在計(jì)算領(lǐng)域繼續(xù)取得進(jìn)步的眾多因素之一。

在屬于“綜合學(xué)科”的人工智能中，量子計(jì)算占據(jù)了如此關(guān)鍵的位置。而量子計(jì)算不僅可以在人工智能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，還可以在當(dāng)前和未來(lái)的許多熱點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。那么什么是量子計(jì)算呢？為什么很多巨頭都費(fèi)心去研究它？

第二，巨頭們自己努力。量子計(jì)算有什么優(yōu)勢(shì)？

量子計(jì)算，即利用量子力學(xué)的基本原理加速解決復(fù)雜計(jì)算的過(guò)程。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，這種計(jì)算方法能夠更快、更有效地處理海量數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)計(jì)算中，依靠微芯片材料和晶體管的進(jìn)步來(lái)提高計(jì)算能力。通常，電子開(kāi)關(guān)嵌入微芯片中，信息處理在0和1之間交替完成。芯片上晶體管的數(shù)量與芯片處理電信號(hào)的速度成正比，從而完成計(jì)算。但是量子計(jì)算兼容0和1，使得計(jì)算速度有了質(zhì)的飛躍。

1965年，英特爾，的聯(lián)合創(chuàng)始人戈登摩爾，提出，微芯片上每單位面積的晶體管數(shù)量將每年翻一番，但同時(shí)成本將降低一半。這意味著價(jià)格不變，集成電路上可容納的元器件數(shù)量每18~24個(gè)月翻一番，性能也翻一番。

這一定律對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算一直具有重要意義，但近年來(lái)，按照摩爾定律發(fā)展的信息技術(shù)進(jìn)步速度正在逐漸放緩，尤其是在人工智能領(lǐng)域，而摩爾定律顯然正在逐漸失效。中科院，院士杜江峰，去年發(fā)表演講，說(shuō)摩爾定律最多可以用10年。

在這種情況下，量子計(jì)算的作用就可以發(fā)揮出來(lái)。量子計(jì)算可能只需要一秒鐘就能解決傳統(tǒng)計(jì)算幾十年才能解決的數(shù)據(jù)問(wèn)題。不僅在計(jì)算速度上，而且在材料、設(shè)備等方面的最佳選擇和最佳組合上，這些問(wèn)題都是經(jīng)典計(jì)算無(wú)法解決的，但都可以通過(guò)量子計(jì)算解決。這使得量子計(jì)算不僅在人工智能領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，在金融、醫(yī)療、物流、網(wǎng)絡(luò)安全、基因組學(xué)等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。

在這些領(lǐng)域，很多都是重點(diǎn)和出口，科技巨頭自然非常重視。包括谷歌，微軟，英特爾，IBM、阿里巴巴和百度在內(nèi)的企業(yè)一直在探索量子計(jì)算。

例如，微軟在2017年建立了拓?fù)淞孔游唬试S設(shè)備使用現(xiàn)有的更精細(xì)的量子位。微軟，量子團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人托德霍爾姆達(dá)爾，認(rèn)為，量子計(jì)算“有機(jī)會(huì)解決一系列以前無(wú)法解決的問(wèn)題”，試圖通過(guò)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)解決這些問(wèn)題可能會(huì)耗盡“宇宙的生命”。

自2015年以來(lái)，英特爾聯(lián)合學(xué)術(shù)界部分合作伙伴加快了量子計(jì)算技術(shù)的研發(fā)，并于2017年成功測(cè)試了17量子比特超導(dǎo)計(jì)算芯片。在CES2018期間，英特爾開(kāi)發(fā)了第一個(gè)49量子比特的量子計(jì)算測(cè)試芯片。

阿里巴巴，中科院子公司阿里云，于2015年聯(lián)合成立“阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”，助力量子計(jì)算在電子商務(wù)、人工智能、數(shù)據(jù)安全等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。2018年，阿里云推出了擁有11個(gè)量子比特的量子計(jì)算云服務(wù)。

百度還在2018年成立了量子計(jì)算研究所，主要研究量子信息論和量子計(jì)算。這也可以幫助其搜索引擎業(yè)務(wù)。

這些巨頭的主營(yíng)業(yè)務(wù)都與計(jì)算能力有關(guān)，更不用說(shuō)量子計(jì)算本身所代表的未來(lái)趨勢(shì)了。一旦能在地面使用，就會(huì)在很多領(lǐng)域做出顛覆性的改變。這樣，就不難理解為什么量子計(jì)算這么受歡迎了。

在不久的將來(lái)，如果有人想繼續(xù)從計(jì)算能力的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)中受益，傳統(tǒng)計(jì)算就不能再依賴它了。因?yàn)榛诰w管的計(jì)算顯然不再適合未來(lái)，量子計(jì)算是下一個(gè)值得追逐的方向。然而，量子計(jì)算已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間。為什么近幾年開(kāi)始加速？這種加速發(fā)展會(huì)給人工智能領(lǐng)域帶來(lái)怎樣的轉(zhuǎn)變？

3.隨著量子計(jì)算的發(fā)展，“強(qiáng)人工智能”會(huì)加速嗎？

谷歌在這一研究成果中提到的“量子霸權(quán)”最初是由美國(guó)加州理工大學(xué)的物理學(xué)家約翰普瑞斯基爾提出的，一般的想法是，最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)可以做5到20個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)所能做的事情，但是當(dāng)量子計(jì)算機(jī)的數(shù)量超過(guò)49個(gè)量子比特時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的能力就會(huì)把超級(jí)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。

谷歌是否實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”仍有爭(zhēng)議，但我們應(yīng)該清楚，按照目前的發(fā)展速度，量子霸權(quán)一定會(huì)有實(shí)現(xiàn)的一天，應(yīng)該不會(huì)太晚。由于英特爾，交付了49個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)芯片，IBM的量子計(jì)算機(jī)能夠處理50個(gè)量子比特，已經(jīng)接近“量子霸權(quán)”的標(biāo)準(zhǔn)。其他研究成果雖然還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)水平，但是進(jìn)步很快。

量子計(jì)算的發(fā)展推動(dòng)了許多領(lǐng)域的進(jìn)步。相反，一些領(lǐng)域的發(fā)展也成為推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)快速發(fā)展的動(dòng)力。近年來(lái)，人工智能領(lǐng)域，無(wú)論是技術(shù)領(lǐng)域還是商業(yè)領(lǐng)域，都呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)。此外，密集布局的5G極大地提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸和單位傳輸速率。這些變化增強(qiáng)了量子計(jì)算的能力，使其發(fā)揮更大的作用，因此量子計(jì)算與這些領(lǐng)域相輔相成，共同進(jìn)步。

在很多領(lǐng)域，人工智能與量子計(jì)算的關(guān)系尤為密切，人工智能已經(jīng)被科學(xué)界和學(xué)術(shù)界公認(rèn)為量子計(jì)算的重要研究熱點(diǎn)。比如，微軟用一臺(tái)拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)，把他的AI助手“小娜”的算法訓(xùn)練時(shí)間從一個(gè)月縮短到一天。此外，量子計(jì)算中的自動(dòng)優(yōu)化功能可以自行糾正人工智能數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的錯(cuò)誤，并持續(xù)處理新數(shù)據(jù)。

目前AI處于“弱人工智能”階段，但如果不斷加入量子計(jì)算，具有獨(dú)立意志和情感認(rèn)知能力的傳說(shuō)中的“強(qiáng)人工智能”可能會(huì)提前到來(lái)。因?yàn)榱孔佑?jì)算不僅具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，還具有自學(xué)習(xí)和糾錯(cuò)的能力。

有些人認(rèn)為黑猩猩可以通過(guò)把它們放在人類的語(yǔ)言環(huán)境中并長(zhǎng)期訓(xùn)練來(lái)學(xué)習(xí)人類的語(yǔ)言。黑猩猩仍然可以被訓(xùn)練到這樣的程度，更不用說(shuō)人工智能和量子計(jì)算了。經(jīng)過(guò)這種組合，人工智能將比人類更聰明、更有能力。同理，量子計(jì)算將從根本上顛覆更多的領(lǐng)域，甚至涉及到國(guó)與國(guó)之間的科技競(jìng)爭(zhēng)。也許有一天，我們對(duì)科技最激進(jìn)的想象會(huì)實(shí)現(xiàn)，甚至比我們想象的更讓我們驚喜。

當(dāng)然，如果你想看到這一天，你必須等待。目前量子計(jì)算還沒(méi)有普及，這個(gè)領(lǐng)域的巨頭之間會(huì)有激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在這個(gè)過(guò)程中，相關(guān)領(lǐng)域?qū)⑷绾伟l(fā)展，巨頭之間的競(jìng)爭(zhēng)將如何結(jié)果，還有待觀察。

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