量子计算取得突破性进展,人工智能的“奇点”提前吗?
浏览:38 时间:2022-5-21

文本/东也下降

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。据说已经研制出一种拥有54个量子比特(包括53个有效量子比特)的超导量子芯片“Sycamore”。基于这款芯片对一个53位、20深度的电路进行100万次采样只需要200秒,但最强大的经典超级计算机Summit却需要1万年才能完成这一过程,因此谷歌号称是第一个实现“量子霸权”的国家。

虽然这一成就受到了许多赞扬,但也有许多质疑者。然而,如果谷歌的量子计算能力如其所说,它很可能会给人工智能领域带来巨大的帮助。不仅是谷歌,全世界的许多科技巨头都在量子计算方面有所动作,并取得了相当大的成就。

虽然人工智能的概念是在1956年的达特茅斯会会议上提出的,但它的快速发展是在最近几年,其原因与技术和环境的发展密切相关。现在,在量子计算的帮助下,人工智能会更快地进入“强人工智能”阶段吗?如果量子霸权来了,会对其他领域产生怎样的影响?

首先,量子霸权是奇点?到来的机会

多年来深耕量子计算的IBM表示,自己的计算机只需2.5天就能完成谷歌,提出的不到1万年的任务。量子信息中科院重点实验室副主任郭国平,也认为,谷歌所谓的万年是基于“粗糙数字”的量子计算特性,但未能考虑当今超级计算机在网络传输和存储方面的性能优化。从这个角度来看,谷歌所谓的“量子霸权”有误导公众的嫌疑。

尽管如此,谷歌的这一成就还是值得称赞的,对谷歌本身和一些热点领域都具有重要意义。谷歌本人显然也是这样认为的,谷歌,的桑达尔皮查伊, CEO甚至将量子计算的研究成果的意义与莱特兄弟发明飞机相提并论。

与传统计算相比,量子计算具有明显的优势。以谷歌,重视的人工智能领域为例,其来源是大数据、算法和计算能力。大数据靠积累,计算能力来源于摩尔定律。

重点是人工智能发展的障碍是计算能力。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却是一大难题。如今,产生数据的能力已经不能与处理数据的能力相匹配。即使是谷歌引以为豪的AlphaGo,在下一盘棋中消耗的能量也是人类的几十万倍,这是计算能力不足造成的。

此时量子计算的作用凸显,其进步可能会对人工智能领域产生颠覆性的改变。雷库兹韦尔,一位科技大师,曾预言“2045年,随着奇点,的到来,人工智能将彻底超越人类智能,而人类历史也将彻底改变”。

在最近的一次采访中,皮查伊表示,量子计算和人工智能是“共生的东西”,两者都处于早期研究阶段。而“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,皮查伊也充满信心:“我们认为我们是一家深度计算机科学公司。在摩尔定律的最后,量子计算是我们将在计算领域继续取得进步的众多因素之一。

在属于“综合学科”的人工智能中,量子计算占据了如此关键的位置。而量子计算不仅可以在人工智能领域发挥重要作用,还可以在当前和未来的许多热点领域发挥重要作用。那么什么是量子计算呢?为什么很多巨头都费心去研究它?

第二,巨头们自己努力。量子计算有什么优势?

量子计算,即利用量子力学的基本原理加速解决复杂计算的过程。与传统计算机相比,这种计算方法能够更快、更有效地处理海量数据。在传统计算中,依靠微芯片材料和晶体管的进步来提高计算能力。通常,电子开关嵌入微芯片中,信息处理在0和1之间交替完成。芯片上晶体管的数量与芯片处理电信号的速度成正比,从而完成计算。但是量子计算兼容0和1,使得计算速度有了质的飞跃。

1965年,英特尔,的联合创始人戈登摩尔,提出,微芯片上每单位面积的晶体管数量将每年翻一番,但同时成本将降低一半。这意味着价格不变,集成电路上可容纳的元器件数量每18~24个月翻一番,性能也翻一番。

这一定律对传统计算一直具有重要意义,但近年来,按照摩尔定律发展的信息技术进步速度正在逐渐放缓,尤其是在人工智能领域,而摩尔定律显然正在逐渐失效。中科院,院士杜江峰,去年发表演讲,说摩尔定律最多可以用10年。

在这种情况下,量子计算的作用就可以发挥出来。量子计算可能只需要一秒钟就能解决传统计算几十年才能解决的数据问题。不仅在计算速度上,而且在材料、设备等方面的最佳选择和最佳组合上,这些问题都是经典计算无法解决的,但都可以通过量子计算解决。这使得量子计算不仅在人工智能领域发挥着重要作用,在金融、医疗、物流、网络安全、基因组学等领域也发挥着重要作用。

在这些领域,很多都是重点和出口,科技巨头自然非常重视。包括谷歌,微软,英特尔,IBM、阿里巴巴和百度在内的企业一直在探索量子计算。

例如,微软在2017年建立了拓扑量子位,允许设备使用现有的更精细的量子位。微软,量子团队负责人托德霍尔姆达尔,认为,量子计算“有机会解决一系列以前无法解决的问题”,试图通过传统计算机解决这些问题可能会耗尽“宇宙的生命”。

自2015年以来,英特尔联合学术界部分合作伙伴加快了量子计算技术的研发,并于2017年成功测试了17量子比特超导计算芯片。在CES2018期间,英特尔开发了第一个49量子比特的量子计算测试芯片。

阿里巴巴,中科院子公司阿里云,于2015年联合成立“阿里巴巴量子计算实验室”,助力量子计算在电子商务、人工智能、数据安全等多个领域的应用。2018年,阿里云推出了拥有11个量子比特的量子计算云服务。

百度还在2018年成立了量子计算研究所,主要研究量子信息论和量子计算。这也可以帮助其搜索引擎业务。

这些巨头的主营业务都与计算能力有关,更不用说量子计算本身所代表的未来趋势了。一旦能在地面使用,就会在很多领域做出颠覆性的改变。这样,就不难理解为什么量子计算这么受欢迎了。

在不久的将来,如果有人想继续从计算能力的指数级增长中受益,传统计算就不能再依赖它了。因为基于晶体管的计算显然不再适合未来,量子计算是下一个值得追逐的方向。然而,量子计算已经存在了很长时间。为什么近几年开始加速?这种加速发展会给人工智能领域带来怎样的转变?

3.随着量子计算的发展,“强人工智能”会加速吗?

谷歌在这一研究成果中提到的“量子霸权”最初是由美国加州理工大学的物理学家约翰普瑞斯基尔提出的,一般的想法是,最强的超级计算机可以做5到20个量子比特的量子计算机所能做的事情,但是当量子计算机的数量超过49个量子比特时,量子计算机的能力就会把超级计算机远远甩在后面。

谷歌是否实现了“量子霸权”仍有争议,但我们应该清楚,按照目前的发展速度,量子霸权一定会有实现的一天,应该不会太晚。由于英特尔,交付了49个量子比特的量子计算机芯片,IBM的量子计算机能够处理50个量子比特,已经接近“量子霸权”的标准。其他研究成果虽然还没有达到这个水平,但是进步很快。

量子计算的发展推动了许多领域的进步。相反,一些领域的发展也成为推动量子计算技术快速发展的动力。近年来,人工智能领域,无论是技术领域还是商业领域,都呈现出爆炸式的增长。此外,密集布局的5G极大地提高了网络传输和单位传输速率。这些变化增强了量子计算的能力,使其发挥更大的作用,因此量子计算与这些领域相辅相成,共同进步。

在很多领域,人工智能与量子计算的关系尤为密切,人工智能已经被科学界和学术界公认为量子计算的重要研究热点。比如,微软用一台拓扑量子计算机,把他的AI助手“小娜”的算法训练时间从一个月缩短到一天。此外,量子计算中的自动优化功能可以自行纠正人工智能数据系统中的错误,并持续处理新数据。

目前AI处于“弱人工智能”阶段,但如果不断加入量子计算,具有独立意志和情感认知能力的传说中的“强人工智能”可能会提前到来。因为量子计算不仅具有强大的数据处理能力,还具有自学习和纠错的能力。

有些人认为黑猩猩可以通过把它们放在人类的语言环境中并长期训练来学习人类的语言。黑猩猩仍然可以被训练到这样的程度,更不用说人工智能和量子计算了。经过这种组合,人工智能将比人类更聪明、更有能力。同理,量子计算将从根本上颠覆更多的领域,甚至涉及到国与国之间的科技竞争。也许有一天,我们对科技最激进的想象会实现,甚至比我们想象的更让我们惊喜。

当然,如果你想看到这一天,你必须等待。目前量子计算还没有普及,这个领域的巨头之间会有激烈的竞争。在这个过程中,相关领域将如何发展,巨头之间的竞争将如何结果,还有待观察。