人工智能和量子計算機聯手 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。

　　在量子領域，中國科技界已由“觀測時代”邁入“調控時代”，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域取得革命性突破，中國在量子通信方面已然處于領先地位。

　　量子計算能夠在許多領域起到重要作用，在人工智能領域尤甚?？梢哉f，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，中國向量子計算領域拓展將會為在科技領域趕超歐美增加重量級砝碼，量子計算機在人工智能領域的重要作用，或許將引發(fā)連鎖反應，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，或為其帶去質的飛躍

　　量子計算是一種依照量子力學理論進行的新型計算，而量子計算機則是遵循量子力學規(guī)律進行高速數學和邏輯運算、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據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習能力的運算方式。這使得它可以在許多領域起到重要的推助作用，尤其是當下大熱的人工智能領域。

　　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，普通算法也不會自己修改。而量子計算機則不然，系統(tǒng)能夠自動設定程序，自行修改代碼，并通過不斷學習來處理之前從未遇到的新數據。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(大學空間研究聯合會)聯手構建了量子人工智能實驗室。

　　當時，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的AI模型，并將其應用于網頁搜索、語音識別及蛋白質折疊等。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，越來越多的數據需要被計算，只靠硬件堆砌來實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、散熱及耗電等問題都極其嚴峻。此外，人工智能中卷積神經網絡的發(fā)展和深度學習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據，更具備自我學習和自我更正能力。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。可以說，二者互為助力。中國在量子通信領域具備一定的基礎，此時又著眼于量子計算領域，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》期刊上發(fā)表報告，稱他們已通過人工智能技術對量子計算機進行了有效的學習和驗證，為解決中大規(guī)模量子計算機的發(fā)展提供了助力。

　　雖然量子計算技術優(yōu)勢諸多，不過如何對大規(guī)模量子計算機進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典的貝葉斯算法，有效實現了量子計算機的校準及驗證，并且實現了對未知量子體系“哈密頓量”演化過程的學習與驗證。布里斯托爾大學學者王劍威表示：“人工智能使普通計算機和量子計算設備更好地交互，形成一個混合計算機運算體系，從而實現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和驗證，以及量子計算機深入理解和控制復雜的量子系統(tǒng)方面起到關鍵作用，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系，很可能為中國趕超歐美提供契機。

　　在科技領域，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，并累積了深厚的經驗，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，中國在前期已經打下了一定的基礎，在這一基礎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，并加入技術創(chuàng)新，那么在未來，中國或許可以在科技領域打破歐美的技術壟斷，甚至實現趕超歐美，進入一個全新的階段。