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量子计算获得突破性进展,人工智能“奇点”提

2019年10月28日 23:35:30    作者:西安新闻

量子计算获得突破性进展,人工智能“奇点”提

图片来源@全景网

文丨最极客,作者丨东方亦落

10月24日,谷歌在《自然》杂志上发表了一篇关于量子计算的论文。称已经开发出一款54量子比特数(其中有效量子比特53个)的超导量子芯片“Sycamore”。基于该芯片对一个53比特、20深度的电路采样100万次只需200秒,而现在最厉害的经典超级计算机Summit完成这一过程需要10000年,谷歌由此宣称率先实现了“量子霸权”。

尽管这一成果得到了许多赞美之词,但也不乏质疑者。不过谷歌的量子计算能力若真如其所言,那么将可能对人工智能领域产生极大的助力。不只是谷歌,现在全球范围内不少科技巨头都在量子计算方面有所动作,并且已经取得了可观的成果。

虽然人工智能的概念早在1956年的达特茅斯会议上就已被提出,但迅速发展却是近几年的事情,其中原因与技术和环境的发展有密切相关。如今再加上量子计算作为助力,人工智能是否会更迅速地进入到“强人工智能”的阶段呢?量子霸权倘若到来又会对其他领域产生怎样的影响呢?

一、量子霸权是“奇点”到来的契机?

在量子计算领域深耕多年的IBM表示,自家有一种计算机完成谷歌提出的任务只需2.5天,根本没有10000年那么久。中科院量子信息重点实验室副主任郭国平也认为,谷歌所谓的10000年是基于量子计算特性“粗暴计算得出的数字”,而未能考虑到如今的超级计算机在网络传输、存储等性能方面的优化。由此看来,谷歌所谓“量子霸权”的说法有误导大众之嫌。

尽管如此,谷歌的这项成果依然值得称道,它不管是对谷歌自身还是一些热门的领域都是有着重要意义的。而谷歌自己显然也是这么认为的,谷歌CEO桑达尔·皮查伊甚至将此次量子计算研究成果的意义与莱特兄弟发明飞机相提并论。

相对于传统计算,量子计算优势明显。就拿谷歌看重的人工智能领域来说,其源动力分别为大数据、算法和计算能力。大数据靠积累,而计算能力则由摩尔定律衍生而来。

重点在于,人工智能发展的障碍就是计算能力。如今的设备和技术让大数据的积累呈现爆发式增长,但如何处理海量数据是个大问题,如今生产数据的能力与处理数据的能力已然不能匹配。即使是谷歌引以为傲的AlphaGo,下一盘棋所消耗的能量都比人类多出几十万倍,这就是计算能力不足所致。

此时量子计算的作用就得以凸显,它的进展对人工智能领域或许会产生颠覆性的改变。科技大师雷·库兹韦尔曾预言“2045年,奇点来临,人工智能完全超越人类智能,人类历史将彻底改变”。

而皮查伊在最近的采访中表示,量子计算与人工智能属于“共生事物”,二者同处早期研究阶段。并且“人工智能可以加速量子计算,量子计算可以加速人工智能”。对于量子计算,皮查伊也是信心满满:“我们认为自己是一家深度计算机科学公司。摩尔定律在它的周期结束时,量子计算是我们将继续在计算领域取得进展的众多因素之一”。

在属于“综合性学科”的人工智能中,量子计算占据着如此关键的位置。并且量子计算不仅可以作用于人工智能领域,而是对当下与未来的不少热门领域都能起到重要的作用。那么量子计算到底是什么?又为何会引得诸多巨头花心思去研究呢?

二、巨头各自使力,量子计算有何优势?

量子计算,即利用量子力学的基本原理来加速解决复杂计算的过程。这种计算方式相较于传统计算机,能够更加迅速高效地处理海量的数据。在传统计算中,要靠微芯片材料与晶体管的进步提升算力,大体上就是在微芯片中嵌入电子开关,在0和1之间交替完成信息处理,芯片上的晶体管数量与芯片处理电信号的速度成正比,从而完成计算。但量子计算则可以兼容0和1,使得计算速度产生质的飞跃。

1965年,英特尔联合创始人戈登·摩尔提出,微芯片上单位面积内的晶体管数量会一年翻一番,但成本会同时减少一半。也就意味着价格不变,集成电路上可容纳的元器件的数目大概每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

这个定律一直对传统计算有着重大意义,但最近几年,依照摩尔定律发展的信息技术进步的速度正在逐渐减慢,尤其是在人工智能领域,摩尔定律显而易见地逐渐失效,中科院院士杜江峰曾在去年发表言论,称摩尔定律最多还能使用10年。

在这种情况下,量子计算的作用得以发挥。传统计算几十年才能解决的数据问题,量子计算可能只需1秒就搞定。不仅是在计算速度层面,还有在材料、设备等方面的最优选择与最佳组合,这些问题经典计算无法解决,可量子计算统统都能搞定。这就使得量子计算不仅在人工智能,并且可以在金融、医疗、物流、网络安全、基因组学等多个领域发挥重大作用。

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