量子計算與人工智能之間的聯系

發布時間:2020-01-19 瀏覽次數:121來源:天極網

   前言:日前,阿里巴巴達摩院發布了2019十大科技趨勢預測。其中提到,由應用驅動和技術驅動所帶來的Domain-specific 體系結構的顛覆性改變,將加速人工智能甚至是量子計算黃金時代的到來。如今,量子計算已被視為科技行業中的前沿領域,IBM、谷歌、阿里巴巴、百度等科技巨頭相繼加大了在該領域的研發力度,而量子計算機的計算能力也將為人工智能的發展帶來變革。


   阿里巴巴達摩院發布2019十大科技趨勢


   近年來,量子計算技術無論是在理論還是應用方面都取得了長足的進步。據業內預計,量子計算將取得實質性的突破,并將引發下一場科技革命。1月2日,阿里巴巴達摩院發布了2019十大科技趨勢。其中提到,基于FPGA、GPU、ASIC等計算芯片的異構計算架構,以及新型存儲器件的出現,已經為傳統計算架構的演進拉開了序幕。從過去以CPU為核心的通用計算而走向由應用驅動(Application-driven) 和技術驅動(Technology-driven)所帶來的Domain-specific 體系結構的顛覆性改變,將加速人工智能甚至是量子計算黃金時代的到來。
   科技巨頭紛紛扎堆量子計算領域
   當前,量子計算已被視為科技行業中的前沿領域,海內外科技巨頭公司相繼加大了在該領域的研發與商用探索的力度。
   2015年7月,阿里云與中國科學院共同成立“中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室”,開展量子計算的前瞻性研究;
   2017年11月,IBM宣布成功測試了一臺承載50量子比特的量子計算原型機;
   2017年12月,騰訊宣布成立量子實驗室,開始網羅量子相關的算法、通訊、量子物理等方面的人才;
   2018年3月,谷歌推出了一款承載72量子比特的芯片;
   同年3月,百度宣布成立量子計算研究所,開展量子計算軟件和信息技術應用業務研究。
   為什么這些科技企業如此熱衷于量子計算領域的研究呢?
   什么是量子計算?
   說到量子計算首先要講一下量子力學的概念。量子力學是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,它和相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學指出,世界的運行并不確定,我們最多只能預測各種結果出現的概率;一個物體可以同時處于兩個相互矛盾的狀態中。量子計算就是一種遵循量子力學的規律調控數據的過程。
   量子計算的發展將給人工智能帶來巨大的提升
   通常來講,人工智能發展的三大基石分別為:大數據、算法以及計算能力。事實上,隨著數據信息爆發式的發展,計算能力或將成為未來人工智能發展的最大障礙。
   隨著全球的數據總量的飛速增長,互聯網時代下的大數據高速積累,每天產生的數據與現有計算能力已經嚴重不匹配。IDC數字宇宙報告顯示,全球絕大部分信息數據產生于近幾年,數據總量正在以指數形式增長。根據預測,到2020年,均攤到我們每個人身上的數據量將有5247GB之多;約有30%的數據,即超過13000EB(1EB=1073741824GB)的數據將具有大數據價值?;谀壳暗挠嬎隳芰?,在如此龐大的數據面前,人工智能的訓練學習過程將變得相當漫長,甚至無法實現最基本的人工智能,因為數據量已經超出了內存和處理器的承載上限,這極大限制了人工智能的發展,這就需要量子計算機來幫助我們處理未來海量的數據。
   此外,就是熱耗散的問題,經典計算機器件,熱耗散不可避免,而且集成度越高,熱耗越嚴重。但對于量子計算機來說,原理上保持可逆計算,沒有熱耗散,它可以在里面自循環,沒有熱耗散也遵從量子力學規律。
量子計算能夠讓人工智能加速,一個億億次的經典計算需要一百年,但用一個萬億次的量子計算可能只0.01秒的時間。量子計算機將重新定義什么才是真正的超級計算能力。同時,量子計算機也將有可能解決人工智能快速發展帶來的能源問題。
   業界普遍認為量子計算將有可能給人工智能帶來變革性的變化。目前,量子計算被主要應用于機器學習提速,基于量子硬件的機器學習算法,加速優化算法和提高優化效果。根據Dario Gil(IBM的首席運營官及人工智能和量子計算副總裁)發表文章,量子計算實驗和研究將在2019年崛起,同時還有關于量子如何在培訓和運行人工智能模型中發揮作用的新研究。

   寫在最后:
   量子計算機的計算能力將為人工智能發展提供革命性的變化,使人工智能的學習能力和處理速度實現指數級加速,能夠輕松應對大數據時代的挑戰。
我們有理由相信,在未來的五到十年,人工智能在量子計算的作用下,將會為我們開啟一個全新的時代!

 

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