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量子信息
2022/11/28 16:20

关于量子计算和人工智能应该了解的十件事

千家网  

近年来,新兴技术日益突出。其中,量子计算极有可能改变我们的世界。量子计算已经显示出有希望的证据,以一种难以置信的方式加速启发式计算。因此,在复杂的解决方案中应用量子计算来解决制药和材料发现、金融、自动驾驶汽车应用、人工智能等领域的问题,将对我们的生活产生重大影响。特别是,量子计算有潜力放大许多人工智能应用的影响。

随着企业变得越来越数字化,牢记即将到来的技术变革对于更好的规划和战略至关重要。由于这些技术进步,企业可能会从量子计算中获得真正的收益。考虑到这一点,让我们来探索一下在量子计算和人工智能世界中应该注意的10件事。

1.量子计算的主要特点

在所谓的经典计算机中,位被编程为数据单位,可能的值为1和0。在量子计算机中,数据单元是用量子比特编程的,它可以同时表示1、0或0和1的组合。

一个很好的类比是灯的开关,在经典的计算机中它可以有开或关的位置。使用量子计算机中的量子位,开关可以同时具有从开到关的任何位置的光谱。量子比特的物理能力带来了量子计算的两个主要特征。

叠加:这指的是量子位同时开启和关闭的能力,或者在两者之间的某个频谱上。这种融入数据单元的不确定性和概率使得系统在解决某些类型的问题方面非常强大。

纠缠:量子比特连接在一起的能力,即使它们在物理上是分开的,也会影响彼此的独立性。因此,如果我们有两个量子位,其中一个的位置发生了变化,即使量子位被分离,另一个也会受到影响。这一特性提供了以难以置信的高速移动信息的强大能力。

2.更快更好

量子计算机有四个基本功能,使其有别于今天的经典计算机:

● 质因数分解利用多维空间探索大问题空间,可能会彻底改变加密。

● 通过以前所未有的速度解决大型/复杂问题进行优化。

● 量子计算机有效模拟复杂问题的仿真。

● 量子人工智能有更好的算法更快更准确。

IBM的量子研究团队发现,在运行数据分类实验的量子计算机上纠缠量子位,与未纠缠量子位相比,错误率减少了一半。

商业中的应用将解决复杂的问题。例如:

● 药物开发需要物质分子模型,这是众所周知的困难,因为分子中的原子以复杂的方式与其他原子相互作用。量子计算机的继承纠缠特性在这里非常适用。

● 利用量子AI来加快自动驾驶汽车等训练系统的时间和准确性。

● 从金融服务、制药和医疗产品、医疗保健、能源、电信、媒体、旅游、物流和保险等多个行业,都将从量子计算中显著受益。

3.偏置放大器

量子计算的放大效应超越了速度和准确性。它还强调了存在于AI/ML模型中的嵌入偏差。因此,易受算法偏差影响的应用,例如,在就业筛选领域、警务等可能会变得更加脆弱。换句话说,换言之,量子计算可能会产生放大的负面影响,这可能会使此类应用程序风险过高,无法在没有特殊缓解控制的情况下使用。这是任何从事人工智能、量子计算的人都必须认识到并在他们的解决方案中,考虑到的一个意想不到的影响。

4.增加算法的复杂性、透明度和可解释性

当前人工智能的一个核心问题是缺乏透明度和可解释性,特别是在利用深度学习等复杂算法时。如果人工智能系统被用于直接影响生活的决策,如法庭判决、社区社会福利,甚至决定谁可以获得贷款贷款利率,那么决策必须与实践中非歧视性的实际事实挂钩,这一点至关重要。

可以理解的是,这种人工智能系统上的量子计算增加了透明度和可解释性相关的复杂性。

5.新的密码标准

这项了不起的技术的主要缺点是它能够破解许多用来保护互联网和其他关键应用的防御系统。量子计算对几乎所有企业都依赖的网络安全系统构成了严重威胁。如今,大多数在线账户密码和安全交易和通信都是通过RSA或SSL/TLS等加密算法进行保护的。目前的标准依赖于将大数分解为质数的复杂性。

然而,这是量子计算机擅长解决的一类问题。按照我们目前的标准前的标准破解密码,一台经典计算机需要100年的时间,但用量子计算机可以在几秒钟内完成。这种影响不仅限于个人账户密码,还包括暴露私人通信、企业数据甚至军事机密。

6.不是当前电脑的替代品

经典计算机在某些任务上比量子计算机做得更好,比如电子邮件、电子表格和桌面出版等应用。量子计算机的目的是成为解决不同问题的不同工具,而不是取代经典计算机。所以,在可预见的未来,我们仍然会有我们所知道的计算机系统,或者我们目前所知道的计算机系统的一个版本。

7.接近主流

量子技术的突破持续加速,投资不断涌入,量子计算领域的初创公司持续增多。阿里巴巴、亚马逊、IBM、谷歌和微软等大型科技公司已经推出了商业化的量子计算云服务。

尽管量子计算作为一个概念早在20世纪80年代初就已经出现了,但量子计算机能够处理经典计算机无法处理的问题的第一个真正证据是在2019年末,当时谷歌宣布其量子计算机仅在200秒内就解决了这类计算。

这一系列活动表明,首席信息官和其他领导人应该开始制定他们的量子计算战略,尤其是在制药等影响巨大的行业。

8.不在拐角处

尽管在构建不同的量子计算系统方面已经取得了重大进展,但我们还没有接近于在每个企业都拥有一个,更不用说每个家庭了。尽管量子计算初创企业已经筹集了数亿美元,但没有人指望量子计算系统在未来五年内成为日常标准。

这种延迟很大程度上是由于仍然存在的困难,包括设计、构建和编程量子计算系统的困难,其中包括噪声、故障、量子相干性损失,当然还有与量子计算系统相关的高昂价格。

9.需要半导体芯片和人才

疫情给我们的生活方式带来了关键变化,包括居家办公的正常化、供应链中断,以及对任何咳嗽的人的可疑表情。这也凸显了半导体芯片的高需求、低供应。从科技设备到汽车,需求的增加显著影响了消费价格。随着量子计算机的出现,需求只会进一步增长,进而影响半导体的可用性和成本。除了硬件供应的限制,目前还没有足够的资源来支持量子计算系统和整个经济生态系统。

10.相关量子计算进展

近年来,计算机技术在两大方面取得了进展,一是在机器学习方面取得突破,开发出通过经验自动改进的算法;二是对量子计算机的研究,理论上可以证明量子计算机比任何超级计算机都更强大。

量子记忆电阻:科学家们已经创造了第一个被称为量子忆阻器的设备原型,这可能有助于将人工智能和量子计算结合起来,实现前所未有的能力。

可扩展性/芯片上的量子:当想到量子计算时,你还会想象一个大房间里塞满了设备、清洁质量监测器和专门的温度控制人员吗?该量子计算芯片具有集成的操作系统,用于工作流和量子位管理。

随着这一新的计算浪潮的到来,所有行业垂直领域的首席信息官和领导者都有一项信托责任,也有一个独特的机会来把握量子计算这一新世界定义技术的脉搏。

虽然量子计算的广泛采用和应用似乎还很遥远,但现在是科技企业开始自学该技术的时候了。当客户开始更多地了解它并提出问题时,你要准备好答案,并为客户提供正确的建议。

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