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)于量子計算的論文。據(jù)說已經(jīng)研制出一種擁有54個量子比特(包括53個有效量子比特)的超導(dǎo)量子芯片“Sycamore”?；谶@款芯片對一個53位、20深度的電路進(jìn)行100萬次采樣只需要200秒，但最強(qiáng)大的經(jīng)典超級計算機(jī)Summit卻需要1萬年才能完成這一過程，因此谷歌號稱是第一個實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的國家。

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，如果谷歌的量子計算能力如其所說，它很可能會給人工智能領(lǐng)域帶來巨大的幫助。不僅是谷歌，全世界的許多科技巨頭都在量子計算方面有所動作，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)特茅斯會會議上提出的，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)。現(xiàn)在，在量子計算的幫助下，人工智能會更快地進(jìn)入“強(qiáng)人工智能”階段嗎？如果量子霸權(quán)來了，會對其他領(lǐng)域產(chǎn)生怎樣的影響？

首先，量子霸權(quán)是奇點(diǎn)？到來的機(jī)會

多年來深耕量子計算的IBM表示，自己的計算機(jī)只需2.5天就能完成谷歌，提出的不到1萬年的任務(wù)。量子信息中科院重點(diǎn)實驗室副主任郭國平，也認(rèn)為，谷歌所謂的萬年是基于“粗糙數(shù)字”的量子計算特性，但未能考慮當(dāng)今超級計算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲方面的性能優(yōu)化。從這個角度來看，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)計算相比，量子計算具有明顯的優(yōu)勢。以谷歌，重視的人工智能領(lǐng)域為例，其來源是大數(shù)據(jù)、算法和計算能力。大數(shù)據(jù)靠積累，計算能力來源于摩爾定律。

重點(diǎn)是人工智能發(fā)展的障礙是計算能力。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，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倍，這是計算能力不足造成的。

此時量子計算的作用凸顯，其進(jìn)步可能會對人工智能領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性的改變。雷庫茲韋爾，一位科技大師，曾預(yù)言“2045年，隨著奇點(diǎn)，的到來，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算，量子計算可以加速人工智能”。對于量子計算，皮查伊也充滿信心：“我們認(rèn)為我們是一家深度計算機(jī)科學(xué)公司。在摩爾定律的最后，量子計算是我們將在計算領(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，量子計算占據(jù)了如此關(guān)鍵的位置。而量子計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)前和未來的許多熱點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。那么什么是量子計算呢？為什么很多巨頭都費(fèi)心去研究它？

第二，巨頭們自己努力。量子計算有什么優(yōu)勢？

量子計算，即利用量子力學(xué)的基本原理加速解決復(fù)雜計算的過程。與傳統(tǒng)計算機(jī)相比，這種計算方法能夠更快、更有效地處理海量數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)計算中，依靠微芯片材料和晶體管的進(jìn)步來提高計算能力。通常，電子開關(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的速度成正比，從而完成計算。但是量子計算兼容0和1，使得計算速度有了質(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，但同時成本將降低一半。這意味著價格不變，集成電路上可容納的元器件數(shù)量每18~24個月翻一番，性能也翻一番。

這一定律對傳統(tǒng)計算一直具有重要意義，但近年來，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，說摩爾定律最多可以用10年。

在這種情況下，量子計算的作用就可以發(fā)揮出來。量子計算可能只需要一秒鐘就能解決傳統(tǒng)計算幾十年才能解決的數(shù)據(jù)問題。不僅在計算速度上，而且在材料、設(shè)備等方面的最佳選擇和最佳組合上，這些問題都是經(jīng)典計算無法解決的，但都可以通過量子計算解決。這使得量子計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)隊負(fù)責(zé)人托德霍爾姆達(dá)爾，認(rèn)為，量子計算“有機(jī)會解決一系列以前無法解決的問題”，試圖通過傳統(tǒng)計算機(jī)解決這些問題可能會耗盡“宇宙的生命”。

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

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

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

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

在不久的將來，如果有人想繼續(xù)從計算能力的指數(shù)級增長中受益，傳統(tǒng)計算就不能再依賴它了。因為基于晶體管的計算顯然不再適合未來，量子計算是下一個值得追逐的方向。然而，量子計算已經(jīng)存在了很長時間。為什么近幾年開始加速？這種加速發(fā)展會給人工智能領(lǐng)域帶來怎樣的轉(zhuǎn)變？

3.隨著量子計算的發(fā)展，“強(qiáng)人工智能”會加速嗎？

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)的超級計算機(jī)可以做5到20個量子比特的量子計算機(jī)所能做的事情，但是當(dāng)量子計算機(jī)的數(shù)量超過49個量子比特時，量子計算機(jī)的能力就會把超級計算機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。

谷歌是否實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”仍有爭議，但我們應(yīng)該清楚，按照目前的發(fā)展速度，量子霸權(quán)一定會有實現(xiàn)的一天，應(yīng)該不會太晚。由于英特爾，交付了49個量子比特的量子計算機(jī)芯片，IBM的量子計算機(jī)能夠處理50個量子比特，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有達(dá)到這個水平，但是進(jìn)步很快。

量子計算的發(fā)展推動了許多領(lǐng)域的進(jìn)步。相反，一些領(lǐng)域的發(fā)展也成為推動量子計算技術(shù)快速發(fā)展的動力。近年來，人工智能領(lǐng)域，無論是技術(shù)領(lǐng)域還是商業(yè)領(lǐng)域，都呈現(xiàn)出爆炸式的增長。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)了量子計算的能力，使其發(fā)揮更大的作用，因此量子計算與這些領(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)為量子計算的重要研究熱點(diǎn)。比如，微軟用一臺拓?fù)淞孔佑嬎銠C(jī)，把他的AI助手“小娜”的算法訓(xùn)練時間從一個月縮短到一天。此外，量子計算中的自動優(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算，具有獨(dú)立意志和情感認(rèn)知能力的傳說中的“強(qiáng)人工智能”可能會提前到來。因為量子計算不僅具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，還具有自學(xué)習(xí)和糾錯的能力。

有些人認(rèn)為黑猩猩可以通過把它們放在人類的語言環(huán)境中并長期訓(xùn)練來學(xué)習(xí)人類的語言。黑猩猩仍然可以被訓(xùn)練到這樣的程度，更不用說人工智能和量子計算了。經(jīng)過這種組合，人工智能將比人類更聰明、更有能力。同理，量子計算將從根本上顛覆更多的領(lǐng)域，甚至涉及到國與國之間的科技競爭。也許有一天，我們對科技最激進(jìn)的想象會實現(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。目前量子計算還沒有普及，這個領(lǐng)域的巨頭之間會有激烈的競爭。在這個過程中，相關(guān)領(lǐng)域?qū)⑷绾伟l(fā)展，巨頭之間的競爭將如何結(jié)果，還有待觀察。

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