澳门mgm官网集团当人工智能遇见量子计算,新的

2019-12-02 19:25 来源:未知

现如今,早已普及大众的家庭电脑的运算速度大概在几十亿至几千亿之间。而由我国自主研发的"神威"超级计算机,其运行速度更是达到了骇人的10亿亿次/秒——相当于世界上72亿人用电脑不停的算上32年。

摘要: 当人工智能碰见量子计算到底会产生什么样的化学反应呢?

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但是这在量子技术面前都是浮云。在半个多世纪的更新换代与技术革新中,运算技术虽然在量级上得到了数次质的飞跃。但是技术发展始终是万变不离其宗,"二进制"这座五指山一直将其死死压在身下。

去年三月,阿里巴巴宣布启动“NASA”计划,说要组建独立的研发部门,为服务20亿人的新经济体储备核心科技,解决10年、20后的困难。量子计算就被阿里视为能“解决20年后计算资源稀缺的秘密武器”,将应用于目前无法处理的重大科技难题上,其中包括通用人工智能的市场化、癌症的治疗计划等等。

在量子计算机中,它以电子、离子、原子、光子等微观粒子来构建计算机的信息单元——量子比特。处理信息的理论基础源自量子力学,脱离了传统的二进制模式。

今天我们就来聊一聊关于量子计算,全程烧脑干货!

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任何科技的发展总结起来,都是人才的竞争。这似乎是永恒不变的真理。当然量子计算领域也是如此。

为了解释这个可能在未来半个世纪内翻起科技界一次技术革命的技术,立乐青少儿编程的CEO阿米先生 特意为大家撰写了一篇对量子科技的科普文章:

量子计算大牛施尧耘加入阿里云,担任阿里云技术首席科学家。他在接受采访时坦然说:目前量子计算领域有一个非常尴尬的处境:人才短缺。既懂量子,又善编程,两者兼顾的凤毛麟角。对于对黑科技感兴趣的程序员,这或许是一个机会!

大家好,请在下面找到我关于最新的时事通讯的链接,内容是介绍量子计算的重要性,它将在我们孩子的生活中发挥着作用,其最重要的是——如何让他们成为我们需要的下一代创新者。量子计算看起来似乎是一门令人望而生畏的学科,但别担心,我保证它读起来容易。快来看看详情吧!

或许,很多人压根不知道什么是量子计算。如果要介绍量子计算,就必须要先介绍量子计算的“爸爸”——量子力学。可能你还是不知道,不过没关系,马上你就会知道为什么你不知道。

担心人工智能?让我们来谈谈以量子驱动的AI吧!

量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它和相对论一起构成了现代物理学的理论基础。

人工智能即将到来,但量子计算是人类思维的下一场风暴

前方高能!

在过去的几年里,我花了很多时间鼓励家长和教育工作者将计算思维融入到孩子的教育体系中。在这其中,有许多声音都是关于在未来10年内人类社会即将要面临的挑战——机器人和人工智能将抢走工作,编程将在全球劳动力中扮演何种角色等等。

量子力学打破了我们很多常识性的理解,宏观世界的生活经验很多都是表象。比如,你可能认为世界的运行是确定的、可预测的,一个物体不可能同时处于两个相互矛盾的状态。在微观世界中,这种表象被量子力学的规律打破了。

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量子力学认为,世界的运行并不确定,我们最多只能预测各种结果出现的概率;一个物体可以同时处于两个相互矛盾的状态中。简单的来说,量子力学认为你可以一边在家里,一边在公司。(这才是量子力学真正难以让人接受的原因,颠覆三观的理论。)

(国际智能机器人展品平台)

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如今,当你打开一份报纸,就会看到大量关于自动化和技术如何影响我们生活的文章。但我今天想暂停这些讨论,跳过这些问题,去解决我认为将在人类历史上发生的最巨大的变化——量子计算。我知道很多人不知道量子计算是什么意思,也担心会被“技术语言”搞得不知所措。但是我保证我将以一种你和孩子们都能理解的方式来解释量子计算(以及它在我们生活中可能扮演的角色)。

这个时候,你可能认为这样颠覆三观的理论到底有什么用?现在对于我们人类最直接的用处就是量子计算。

让我们从深入了解目前所使用的计算能力开始吧。今天人类使用的所有计算机,从最简单的手动旋钮到最先进的智能手机,都是基于晶体管,并由1和0控制。每一个计算单元都可以打开或关闭。即使一台设备使用了数万亿个一起工作的微型设备,它们仍然基于爱迪生发明电灯时使用的相同的开/关模式。即使是我们在世界各地开发的最复杂、最先进的系统,也是由相同的1和0的二进制模型驱动的。

量子计算现在在业界主要两个应用:

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一是:模拟量子系统,在材料科学、量子化学、药物发现等领域人们需要用大量的计算资源来模拟量子系统,量子计算机用来做这样的计算最自然最直接;

与我们现有的计算机不同的是,量子计算机是基于量子位 (Qubit /量子计算器中的最小信息单位)。关于量子位最重要的一点是,它可以同时以1和0的形式存在。如果传统计算是开或关的电灯,那么量子计算就是可以一只同时处于开和关状态下的暗淡灯泡。当我们只是略微使用量子计算能力时就很快就发现一个事实:仅仅300个量子位便可以计算出比全宇宙的原子数目更多的计算结果。

二是:用于帮助现在互联网公司都需要做的计算,比如机器学习的提速,基于量子硬件的机器学习算法,加速优化算法和提高优化效果等。

澳门mgm官网集团,那么,计算能力的变化如何转化为社会的变化呢?简而言之,它将改变一切。所有像数学、物理和计算机科学这样的学科都将必须被被重新设计,以适应量子科技下的新规则

量子计算的最直接的产物是量子计算机。

我们将会有明确的例子来解释这一技术将如何造福人类。例如,使人们有可能迅速发现并制造新的药物,为那些绝症病人治疗。量子计算还可以引导我们找到新形的可再生能源,并终止使用那些对地球造成大量伤害的能源。我们的计算机将比当今市场上最先进的设备快上几万亿倍。如果我们在10年内从最初的iPhone发展到iPhone X,量子计算将使我们有可能在同样的10年内从iPhone X过渡到iPhone 1万亿。

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究,研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。

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为什么量子计算机会那么厉害,它的工作原理到底是什么?

然而在另一方面,量子技术将会产生新的危险和漏洞。例如黑客可以利用量子计算来访问和窃取我们的机密数据。在量子计算的世界里,现有的安全系统和金融市场的防护措施都是可被轻易攻破的过时产品。

计算机所做的计算,就是操作经典比特。同样的道理,所谓量子计算机,就是在量子力学允许的范围内操作量子比特(量子比特暂时没有明确的定义)。在经典力学中,一个比特的状态是唯一的,而量子力学允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加。

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量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。普通计算机中的2位寄存器在某一个时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。随着量子比特数目的增加,对于n个量子比特而言,量子信息可以处于2中可能状态的叠加,配合量子力学演化的并行性,处理速度要比传统计算机更快。

考虑到可以通过利用量子计算的巨大力量,为何全球各政府和科技公司都在竞相建造一种实用的、可扩展的量子计算机也就不足为奇了。虽然实验量子计算机已经问世,但它们在现实计算方面的性能还不能超越诸位的智能手机。工程师在这个领域面临着许多实际的挑战。目前,已经建造成功的实验量子计算机都是非常精密的。即使是受到最轻微的震动,也会发生故障,以至于它们都需要被保护在极低温中。但是,量子计算将一点一滴地逐渐融入全球人类生活的各个层面。

上述的解释可能有些难以理解,并且没有充分的展现量子计算机的能力。我国量子力学的泰斗级人物郭光灿对其工作原理的通俗解释是:量子比特可以制备在两个逻辑态0和1的想干叠加态,换句话讲,它可以同时存储0和1。考虑一个N个物理比特的存储器,若它是经典存储器,则它只能存储2^N个可能数据当中的任一个,若它是量子存储器,则它可以同时存储2^N个数,而且随着N的增加,其存储信息的能力将指数上升。例如,一个250量子比特的存储器(由250个原子构成)可能存储的数达2^250,比现有已知的宇宙中全部原子数目还要多。

有些人会说,我们距离拥有可以随身携带的量子计算设备还有相当长的一段时间。但当我们回顾历史后就可以发现,摆在"实现量子科技"这一命题之前的障碍与上世纪70年代开发个人电脑时工程师们所面临的问题并无太大区别。

在计算机中,由于数学操作可以同时对存储器中全部的数据进行,因此,量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2^N个输入数进行数学运算。其效果相当于经典计算机要重复实施2^N操作,或者采用2^N个不同处理器实行并行操作。由此可见,量子计算机可以节省大量的运算资源。

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好马配好鞍,量子计算机的新娘是谁?

(IBM的量子实验室/ 人工智能学家)

量子计算机巨大的并行计算能力,必须要有量子算法的支持。接下来我们罗列一下实用的量子算法,如果有兴趣深入了解,可自行深入学习。

以我们目前的技术进步速度,这个看似遥远的未来可能在短短二十年间即可实现。而量子科技所带来的变化与影响甚至将来得比我们想象的更快。所以与其争论这些变化会在20年还是30年内发生,我还是想把话题重心转移到我的下一代身上。因为他们的生活一定会因量子计算而发生巨大的变化。我们相信作为家长、教育工作者和领导者,大家都愿意尽可能地为孩子们在新时代的生活做好准备。

1994年shor发现了第一个量子算法,它可以有效地用来进行大数因子分解。大数因子分解是现在广泛用于电子银行、网络等领域的公开密钥体系RSA安全性的依据。

那么,该如何培养"被世界所需"的新一代创新者呢?又该如何确保我们的孩子们做好了进入量子世界的准备,并能够领导那一不可避免的"观念转变"呢?

1997年Grover发现了另一种量子算法,即量子搜索算法。这种算法可有效地攻击密码体系,经典计算需要1000年破解的密码,采用Grover算法的量子计算机只需不到四分钟的时间。

第一步,是认识到我们不能再依赖过去的规则了。尽管作为一个社会,我们对什么是创新者(例如:优秀的工程师或程序员)的定义稍有瑕疵,但创新——尤其是在一个由量子计算驱动的世界里——将需要解决问题、适应性、创造力和好奇心等"软技能"。我并不是说数学和科学不再关键(在计算思维的背景下,它们仍旧很关键)。然而,如果我们想培养孩子们的创新精神,让他们为量子计算的挑战和机遇做好准备,我们就必须通过培养在未来最能帮助他们的软技能去帮助他们。

1998年的量子退火算法,其就是谷歌D-Wave量子计算机的核心算法,这也是为什么有人称D-Wave是量子退火机的原因。量子退火算法已经在超级计算机上模拟过,但是,效果不佳,因为量子退火算法的计算复杂度太高了。

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这些科幻技术能投入实用吗?

诚然,我们生活的世界仍旧是注重实用性知识和背诵的传统教育体系。然而具有前瞻性的人会确保他的的孩子有足够的时间来练习和提高沟通技巧以及他们的分析搜索能力(谷歌是个不错的起点)。我相信多数人都认同创造力和好奇心的价值会在未来再度盛开。

MIT公布了2017年十大突破性技术,实用型量子计算机入选,预计成熟期:4-5年。

然而家长中的许多人更担心的是:在花费时间进行家庭旅行这样有益于创造力和沟通能力的活动时,孩子会不会没时间学习"学科知识";而不是他们可能会从"体验新文化"中得到什么。事实上,我们越是认识到自我意识和领导力等软技能对未来的成功至关重要,我们就越容易从提高记忆等过时的技能中抽出时间来。老实说,我还是完全不明白老师们是如何认为背诵宪法是有帮助的!

实用型量子计算机的技术突破在于它能制造出稳定的量子比特。它的重要意义:在运行人工智能程序以及处理复杂的模拟和规划问题时,量子计算机的速度可能是传统计算机的指数倍,而量子计算机甚至能制造出无法破解的密码。

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量子计算机虽然每年都是“十大突破性技术”的夺标大热门,但每年我们都得出同样的结论:仍然无法实用。现在,它正在把以前的理论设计变成现实。

让我们鼓励我们的孩子成为他们最有创造力的自我——无论是通过艺术、人文还是科学。让我们教他们如何善待他们身边的人,如何在与人的交流中永远保持好奇。那个未来的他一定会感谢我们的。

从现在起2-5年内,这样的系统很有可能开始出售。最终,科学家们有望研制出拥有10万个量子比特的系统。这些系统会制造出精确的分子模型,从而颠覆材料、化学和制药产业,让科学家们研制出各种新材料和新药。

作者介绍:

量子计算和AI到底是什么关系?

阿米·德罗尔是立乐青少儿编程(LeapLearner)的创始人兼首席执行官,该公司旨在为当今的学生提供应对21世纪社会挑战的能力。德罗尔同时也是犹太-阿拉伯联合投资公司Zaitoun Ventures的联合创始人。作为全球3D和娱乐行业的领导者,德罗尔是多家公司的董事会成员。他持有以色列开放大学(OPen University)计算机工程学士学位,并且是中国-以色列创新论坛的联合创始人:一家位于香港,以促进全球创新为己任的民间组织。德罗尔是阿斯彭研究所的亨利皇家研究员,也是阿斯彭全球领导网络的积极成员。

这是我们今天要讲的重点。人工智能被视为未来,而且近期在人工智能领域已经取得了不错的成绩,这让很多人更加坚定了人工智能是未来这句话。

——The End——

那么人工智能的能力来源是什么?现在公认的是三样:大数据、计算能力、算法。前两样是时代发展的产物,大数据是因为互联网的发展积累的产物,而计算能力是摩尔定律发展的产物。

其实,很多人都应该知道,未来人工智能发展的最大障碍不是数据,不是算法,而是计算能力。特别是对于大数据时代来说,我们今天生产数据的能力和我们处理数据的能力已经严重出现了不匹配现象。我们需要量子计算机来帮助我们处理未来即将出现的海量数据。另外众所周知的阿尔法狗,它下一盘围棋所消耗的能量是人类的几十万倍,这一方面是算法上的不足,但是换个角度来看也是计算能力的不足。

另外一个很重要的信息,对于人工智能发展最大的噩耗:摩尔定律正在失效,中国科学院院士杜江峰认为,摩尔定律最多还能使用10年。并且他举了一个例子来解释他的看法:从物理科学基础上一个电子是不可再分的,不可能拥有从90多纳米到60多纳米,到40多纳米,到30多纳米······将来能够到零点几纳米甚至更小纳米的层面。从科学的原理上来讲,宏观问题上,是按照牛顿三大定律主宰的,但到纳米层面,牛顿定律不再适用,而会进入一个新的科学,也就是我们经常说的量子力学,描述的基础就不一样了。

还有一个问题,就是热耗散的问题,经典计算机器件,热耗散不可避免,而且集成度越高,热耗越严重。但对于量子计算机来说,原理上保持可逆计算,没有热耗散,它可以在里面自循环,没有热耗散也遵从量子力学规律。

量子计算能够让人工智能加速,原来需要一千台机器,或者需要一万台,现在用量子计算机可能一台就够了。量子计算机将重新定义什么才是真正的超级计算能力。同时,量子计算机也将有可能解决人工智能快速发展带来的能源问题。在量子人工智能这方面,谷歌已经开始建立量子人工智能实验室。其目的就是用量子计算技术来应对每天产生的海量数据处理,进而优化人工智能。

总结:

量子计算机的计算能力将为人工智能发展提供革命性的改变,它能够指数加速学习能力,轻松应对大数据的挑战。

本文作者:虎说八道。

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