關(guān)于量子計(jì)算和人工智能應(yīng)該了解的十件事

  ICC訊  近年來(lái)，新興技術(shù)日益突出。其中，量子計(jì)算極有可能改變我們的世界。量子計(jì)算已經(jīng)顯示出有希望的證據(jù)，以一種難以置信的方式加速啟發(fā)式計(jì)算。因此，在復(fù)雜的解決方案中應(yīng)用量子計(jì)算來(lái)解決制藥和材料發(fā)現(xiàn)、金融、自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)用、人工智能等領(lǐng)域的問(wèn)題，將對(duì)我們的生活產(chǎn)生重大影響。特別是，量子計(jì)算有潛力放大許多人工智能應(yīng)用的影響。

  隨著企業(yè)變得越來(lái)越數(shù)字化，牢記即將到來(lái)的技術(shù)變革對(duì)于更好的規(guī)劃和戰(zhàn)略至關(guān)重要。由于這些技術(shù)進(jìn)步，企業(yè)可能會(huì)從量子計(jì)算中獲得真正的收益?？紤]到這一點(diǎn)，讓我們來(lái)探索一下在量子計(jì)算和人工智能世界中應(yīng)該注意的10件事。

  1.量子計(jì)算的主要特點(diǎn)

  在所謂的經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，位被編程為數(shù)據(jù)單位，可能的值為1和0。在量子計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)單元是用量子比特編程的，它可以同時(shí)表示1、0或0和1的組合。

  一個(gè)很好的類比是燈的開(kāi)關(guān)，在經(jīng)典的計(jì)算機(jī)中它可以有開(kāi)或關(guān)的位置。使用量子計(jì)算機(jī)中的量子位，開(kāi)關(guān)可以同時(shí)具有從開(kāi)到關(guān)的任何位置的光譜。量子比特的物理能力帶來(lái)了量子計(jì)算的兩個(gè)主要特征。

  疊加：這指的是量子位同時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的能力，或者在兩者之間的某個(gè)頻譜上。這種融入數(shù)據(jù)單元的不確定性和概率使得系統(tǒng)在解決某些類型的問(wèn)題方面非常強(qiáng)大。

  糾纏：量子比特連接在一起的能力，即使它們?cè)谖锢砩鲜欠珠_(kāi)的，也會(huì)影響彼此的獨(dú)立性。因此，如果我們有兩個(gè)量子位，其中一個(gè)的位置發(fā)生了變化，即使量子位被分離，另一個(gè)也會(huì)受到影響。這一特性提供了以難以置信的高速移動(dòng)信息的強(qiáng)大能力。

  2.更快更好

  量子計(jì)算機(jī)有四個(gè)基本功能，使其有別于今天的經(jīng)典計(jì)算機(jī)：

  ● 質(zhì)因數(shù)分解利用多維空間探索大問(wèn)題空間，可能會(huì)徹底改變加密。

  ● 通過(guò)以前所未有的速度解決大型/復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。

  ● 量子計(jì)算機(jī)有效模擬復(fù)雜問(wèn)題的仿真。

  ● 量子人工智能有更好的算法更快更準(zhǔn)確。

  IBM的量子研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行數(shù)據(jù)分類實(shí)驗(yàn)的量子計(jì)算機(jī)上糾纏量子位，與未糾纏量子位相比，錯(cuò)誤率減少了一半。

  商業(yè)中的應(yīng)用將解決復(fù)雜的問(wèn)題。例如：

  ● 藥物開(kāi)發(fā)需要物質(zhì)分子模型，這是眾所周知的困難，因?yàn)榉肿又械脑右詮?fù)雜的方式與其他原子相互作用。量子計(jì)算機(jī)的繼承糾纏特性在這里非常適用。

  ● 利用量子AI來(lái)加快自動(dòng)駕駛汽車等訓(xùn)練系統(tǒng)的時(shí)間和準(zhǔn)確性。

  ● 從金融服務(wù)、制藥和醫(yī)療產(chǎn)品、醫(yī)療保健、能源、電信、媒體、旅游、物流和保險(xiǎn)等多個(gè)行業(yè)，都將從量子計(jì)算中顯著受益。

  3.偏置放大器

  量子計(jì)算的放大效應(yīng)超越了速度和準(zhǔn)確性。它還強(qiáng)調(diào)了存在于AI/ML模型中的嵌入偏差。因此，易受算法偏差影響的應(yīng)用，例如，在就業(yè)篩選領(lǐng)域、警務(wù)等可能會(huì)變得更加脆弱。換句話說(shuō)，換言之，量子計(jì)算可能會(huì)產(chǎn)生放大的負(fù)面影響，這可能會(huì)使此類應(yīng)用程序風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高，無(wú)法在沒(méi)有特殊緩解控制的情況下使用。這是任何從事人工智能、量子計(jì)算的人都必須認(rèn)識(shí)到并在他們的解決方案中，考慮到的一個(gè)意想不到的影響。

  4.增加算法的復(fù)雜性、透明度和可解釋性

  當(dāng)前人工智能的一個(gè)核心問(wèn)題是缺乏透明度和可解釋性，特別是在利用深度學(xué)習(xí)等復(fù)雜算法時(shí)。如果人工智能系統(tǒng)被用于直接影響生活的決策，如法庭判決、社區(qū)社會(huì)福利，甚至決定誰(shuí)可以獲得貸款貸款利率，那么決策必須與實(shí)踐中非歧視性的實(shí)際事實(shí)掛鉤，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

  可以理解的是，這種人工智能系統(tǒng)上的量子計(jì)算增加了透明度和可解釋性相關(guān)的復(fù)雜性。

  5.新的密碼標(biāo)準(zhǔn)

  這項(xiàng)了不起的技術(shù)的主要缺點(diǎn)是它能夠破解許多用來(lái)保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)和其他關(guān)鍵應(yīng)用的防御系統(tǒng)。量子計(jì)算對(duì)幾乎所有企業(yè)都依賴的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。如今，大多數(shù)在線賬戶密碼和安全交易和通信都是通過(guò)RSA或SSL/TLS等加密算法進(jìn)行保護(hù)的。目前的標(biāo)準(zhǔn)依賴于將大數(shù)分解為質(zhì)數(shù)的復(fù)雜性。

  然而，這是量子計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)解決的一類問(wèn)題。按照我們目前的標(biāo)準(zhǔn)前的標(biāo)準(zhǔn)破解密碼，一臺(tái)經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要100年的時(shí)間，但用量子計(jì)算機(jī)可以在幾秒鐘內(nèi)完成。這種影響不僅限于個(gè)人賬戶密碼，還包括暴露私人通信、企業(yè)數(shù)據(jù)甚至軍事機(jī)密。

  6.不是當(dāng)前電腦的替代品

  經(jīng)典計(jì)算機(jī)在某些任務(wù)上比量子計(jì)算機(jī)做得更好，比如電子郵件、電子表格和桌面出版等應(yīng)用。量子計(jì)算機(jī)的目的是成為解決不同問(wèn)題的不同工具，而不是取代經(jīng)典計(jì)算機(jī)。所以，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，我們?nèi)匀粫?huì)有我們所知道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或者我們目前所知道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)版本。

  7.接近主流

  量子技術(shù)的突破持續(xù)加速，投資不斷涌入，量子計(jì)算領(lǐng)域的初創(chuàng)公司持續(xù)增多。阿里巴巴、亞馬遜、IBM、谷歌和微軟等大型科技公司已經(jīng)推出了商業(yè)化的量子計(jì)算云服務(wù)。

  盡管量子計(jì)算作為一個(gè)概念早在20世紀(jì)80年代初就已經(jīng)出現(xiàn)了，但量子計(jì)算機(jī)能夠處理經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法處理的問(wèn)題的第一個(gè)真正證據(jù)是在2019年末，當(dāng)時(shí)谷歌宣布其量子計(jì)算機(jī)僅在200秒內(nèi)就解決了這類計(jì)算。

  這一系列活動(dòng)表明，首席信息官和其他領(lǐng)導(dǎo)人應(yīng)該開(kāi)始制定他們的量子計(jì)算戰(zhàn)略，尤其是在制藥等影響巨大的行業(yè)。

  8.不在拐角處

  盡管在構(gòu)建不同的量子計(jì)算系統(tǒng)方面已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但我們還沒(méi)有接近于在每個(gè)企業(yè)都擁有一個(gè)，更不用說(shuō)每個(gè)家庭了。盡管量子計(jì)算初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)籌集了數(shù)億美元，但沒(méi)有人指望量子計(jì)算系統(tǒng)在未來(lái)五年內(nèi)成為日常標(biāo)準(zhǔn)。

  這種延遲很大程度上是由于仍然存在的困難，包括設(shè)計(jì)、構(gòu)建和編程量子計(jì)算系統(tǒng)的困難，其中包括噪聲、故障、量子相干性損失，當(dāng)然還有與量子計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)的高昂價(jià)格。

  9.需要半導(dǎo)體芯片和人才

  疫情給我們的生活方式帶來(lái)了關(guān)鍵變化，包括居家辦公的正?；?、供應(yīng)鏈中斷，以及對(duì)任何咳嗽的人的可疑表情。這也凸顯了半導(dǎo)體芯片的高需求、低供應(yīng)。從科技設(shè)備到汽車，需求的增加顯著影響了消費(fèi)價(jià)格。隨著量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，需求只會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，進(jìn)而影響半導(dǎo)體的可用性和成本。除了硬件供應(yīng)的限制，目前還沒(méi)有足夠的資源來(lái)支持量子計(jì)算系統(tǒng)和整個(gè)經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)。

  10.相關(guān)量子計(jì)算進(jìn)展

  近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩大方面取得了進(jìn)展，一是在機(jī)器學(xué)習(xí)方面取得突破，開(kāi)發(fā)出通過(guò)經(jīng)驗(yàn)自動(dòng)改進(jìn)的算法;二是對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研究，理論上可以證明量子計(jì)算機(jī)比任何超級(jí)計(jì)算機(jī)都更強(qiáng)大。

  量子記憶電阻：科學(xué)家們已經(jīng)創(chuàng)造了第一個(gè)被稱為量子憶阻器的設(shè)備原型，這可能有助于將人工智能和量子計(jì)算結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)前所未有的能力。

  可擴(kuò)展性/芯片上的量子：當(dāng)想到量子計(jì)算時(shí)，你還會(huì)想象一個(gè)大房間里塞滿了設(shè)備、清潔質(zhì)量監(jiān)測(cè)器和專門的溫度控制人員嗎?該量子計(jì)算芯片具有集成的操作系統(tǒng)，用于工作流和量子位管理。

  隨著這一新的計(jì)算浪潮的到來(lái)，所有行業(yè)垂直領(lǐng)域的首席信息官和領(lǐng)導(dǎo)者都有一項(xiàng)信托責(zé)任，也有一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)把握量子計(jì)算這一新世界定義技術(shù)的脈搏。

  雖然量子計(jì)算的廣泛采用和應(yīng)用似乎還很遙遠(yuǎn)，但現(xiàn)在是科技企業(yè)開(kāi)始自學(xué)該技術(shù)的時(shí)候了。當(dāng)客戶開(kāi)始更多地了解它并提出問(wèn)題時(shí)，你要準(zhǔn)備好答案，并為客戶提供正確的建議。