關(guān)于量子計算和人工智能應該了解的十件事

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

  隨著(zhù)企業(yè)變得越來(lái)越數字化，牢記即將到來(lái)的技術(shù)變革對于更好的規劃和戰略至關(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)探索一下在量子計算和人工智能世界中應該注意的10件事。

  1.量子計算的主要特點(diǎn)

  在所謂的經(jīng)典計算機中，位被編程為數據單位，可能的值為1和0。在量子計算機中，數據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(lèi)比是燈的開(kāi)關(guān)，在經(jīng)典的計算機中它可以有開(kāi)或關(guān)的位置。使用量子計算機中的量子位，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。這種融入數據單元的不確定性和概率使得系統在解決某些類(lèi)型的問(wèn)題方面非常強大。

  糾纏：量子比特連接在一起的能力，即使它們在物理上是分開(kāi)的，也會(huì )影響彼此的獨立性。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)信息的強大能力。

  2.更快更好

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

  ● 質(zhì)因數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/復雜問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。

  ● 量子計算機有效模擬復雜問(wèn)題的仿真。

  ● 量子人工智能有更好的算法更快更準確。

  IBM的量子研究團隊發(fā)現，在運行數據分類(lèi)實(shí)驗的量子計算機上糾纏量子位，與未糾纏量子位相比，錯誤率減少了一半。

  商業(yè)中的應用將解決復雜的問(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，因為分子中的原子以復雜的方式與其他原子相互作用。量子計算機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(chē)等訓練系統的時(shí)間和準確性。

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

  3.偏置放大器

  量子計算的放大效應超越了速度和準確性。它還強調了存在于A(yíng)I/ML模型中的嵌入偏差。因此，易受算法偏差影響的應用，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(huà)說(shuō)，換言之，量子計算可能會(huì )產(chǎn)生放大的負面影響，這可能會(huì )使此類(lèi)應用程序風(fēng)險過(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、量子計算的人都必須認識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.增加算法的復雜性、透明度和可解釋性

  當前人工智能的一個(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)習等復雜算法時(shí)。如果人工智能系統被用于直接影響生活的決策，如法庭判決、社區社會(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，這種人工智能系統上的量子計算增加了透明度和可解釋性相關(guān)的復雜性。

  5.新的密碼標準

  這項了不起的技術(shù)的主要缺點(diǎn)是它能夠破解許多用來(lái)保護互聯(lián)網(wǎng)和其他關(guān)鍵應用的防御系統。量子計算對幾乎所有企業(yè)都依賴(lài)的網(wǎng)絡(luò )安全系統構成了嚴重威脅。如今，大多數在線(xiàn)賬戶(hù)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)行保護的。目前的標準依賴(lài)于將大數分解為質(zhì)數的復雜性。

  然而，這是量子計算機擅長(cháng)解決的一類(lèi)問(wèn)題。按照我們目前的標準前的標準破解密碼，一臺經(jīng)典計算機需要100年的時(shí)間，但用量子計算機可以在幾秒鐘內完成。這種影響不僅限于個(gè)人賬戶(hù)密碼，還包括暴露私人通信、企業(yè)數據甚至軍事機密。

  6.不是當前電腦的替代品

  經(jīng)典計算機在某些任務(wù)上比量子計算機做得更好，比如電子郵件、電子表格和桌面出版等應用。量子計算機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)典計算機。所以，在可預見(jiàn)的未來(lái)，我們仍然會(huì )有我們所知道的計算機系統，或者我們目前所知道的計算機系統的一個(gè)版本。

  7.接近主流

  量子技術(shù)的突破持續加速，投資不斷涌入，量子計算領(lǐng)域的初創(chuàng )公司持續增多。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)化的量子計算云服務(wù)。

  盡管量子計算作為一個(gè)概念早在20世紀80年代初就已經(jīng)出現了，但量子計算機能夠處理經(jīng)典計算機無(wú)法處理的問(wèn)題的第一個(gè)真正證據是在2019年末，當時(shí)谷歌宣布其量子計算機僅在200秒內就解決了這類(lèi)計算。

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

  8.不在拐角處

  盡管在構建不同的量子計算系統方面已經(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。盡管量子計算初創(chuàng )企業(yè)已經(jīng)籌集了數億美元，但沒(méi)有人指望量子計算系統在未來(lái)五年內成為日常標準。

  這種延遲很大程度上是由于仍然存在的困難，包括設計、構建和編程量子計算系統的困難，其中包括噪聲、故障、量子相干性損失，當然還有與量子計算系統相關(guān)的高昂價(jià)格。

  9.需要半導體芯片和人才

  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?；?、供應鏈中斷，以及對任何咳嗽的人的可疑表情。這也凸顯了半導體芯片的高需求、低供應。從科技設備到汽車(chē)，需求的增加顯著(zhù)影響了消費價(jià)格。隨著(zhù)量子計算機的出現，需求只會(huì )進(jìn)一步增長(cháng)，進(jìn)而影響半導體的可用性和成本。除了硬件供應的限制，目前還沒(méi)有足夠的資源來(lái)支持量子計算系統和整個(gè)經(jīng)濟生態(tài)系統。

  10.相關(guān)量子計算進(jìn)展

  近年來(lái)，計算機技術(shù)在兩大方面取得了進(jìn)展，一是在機器學(xué)習方面取得突破，開(kāi)發(fā)出通過(guò)經(jīng)驗自動(dòng)改進(jìn)的算法;二是對量子計算機的研究，理論上可以證明量子計算機比任何超級計算機都更強大。

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

  可擴展性/芯片上的量子：當想到量子計算時(shí)，你還會(huì )想象一個(gè)大房間里塞滿(mǎn)了設備、清潔質(zhì)量監測器和專(zhuān)門(mén)的溫度控制人員嗎?該量子計算芯片具有集成的操作系統，用于工作流和量子位管理。

  隨著(zhù)這一新的計算浪潮的到來(lái)，所有行業(yè)垂直領(lǐng)域的首席信息官和領(lǐng)導者都有一項信托責任，也有一個(gè)獨特的機會(huì )來(lái)把握量子計算這一新世界定義技術(shù)的脈搏。

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