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Google藉助量子计算机启动AI研究梦想
计算机挑战人脑?

【作者: 江城】2013年05月29日 星期三

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本月中,Google宣布和NASA合作,成立一所「量子人工智能实验室」(Quantum Artificial Intelligence Lab),目的是集全球各地专家之力探索人工智能的进展。这个研究采用D-Ware Systems的量子计算机,由NASA Ames研究中心代管,并由美国大学太空研究协会(Universities Space Research Association,USRA)邀请来自全球各地的研究人员共同就量子运算如何推动机器学习展开研究。



图一 : 量子计算机将让人工智能成真?
图一 : 量子计算机将让人工智能成真?

Google工程总监Hartmut Neven博士在他的部落格上写道:「我们相信量子运算能够解决当前最具挑战性的计算机科学问题,特别是在机器学习部份。机器学习的目标是建立更好的模型,让它们能做出更准确的预测。如果我们要治病,就需要能预测未来病情发展的更精确模型;我们也需要更好的模型来预测气候变迁,以建立更有效的环境政策;同样地,如果我们想开发更高效的搜索引擎,我们也需要更能理解人类口语的系统,并迅速在网络上获得最佳解答。」



图二 : Hartmut Neven博士长期致力于量子计算机研究
图二 : Hartmut Neven博士长期致力于量子计算机研究

本月中,Google宣布和NASA合作,成立一所「量子人工智能实验室」(Quantum Artificial Intelligence Lab),目的是集全球各地专家之力探索人工智能的进展。这个研究采用D-Ware Systems的量子计算机,由NASA Ames研究中心代管,并由美国大学太空研究协会(Universities Space Research Association,USRA)邀请来自全球各地的研究人员共同就量子运算如何推动机器学习展开研究。



图三 : D-Ware Systems的量子计算机(source: D-Ware Systems)
图三 : D-Ware Systems的量子计算机(source: D-Ware Systems)

图四 : D-Ware Systems用于量子计算机的芯片(source: D-Ware Systems)
图四 : D-Ware Systems用于量子计算机的芯片(source: D-Ware Systems)

机器学习的最大挑战在于它是数学家们所谓的「NP-hard」问题。例如,当你在考虑一间房子的架构时,你必须权很许多条件,包括预算、使用需求、空间限制等,但你仍会在能力所及范围内打造出你认为最好的房子。一个富有创造性的建筑师会找到好的解决方案,从数学角度来看,这代表建筑师运用其创造力解决了优化问题。


一般的传统计算机无法解决这类型的创造力问题。试着想像一下,当试图在一个包含丘陵和山谷的区域内找到最低点时,传统运算方法可能会使用「梯度下降法」,即开始在区域表面上随机抽查,重复寻找周围可向下走的地方,直到不能下坡为止,但这种方法往往不够精确,无法真的找到整个区域内的真正最低点。而量子运算就像是能让你穿过一座山脊,看看隔壁是否还有更低的山谷,让你有机会找到真正的最低点,也就是最佳解决方案。


计算机挑战人脑?

长久以来,用计算机挑战人脑是否可行一直是极具争议的话题。AI的支持者相信运算能力的进展会让此一梦想成真,而更多人则质疑机器的判断无论如何无法与人脑匹敌,因为人类在做出判断时除了考虑条件外,还有更多复杂的历史和情感因素掺杂其中。


但无论如何,像Google这样的公司投入量子运算的发展,都将为该领域的科学研究挹注庞大资源。Google的Neven表示,他们已经开发了一些量子机器学习算法,其中一个适用于需要节能的手持装置,可产生非常紧凑、高效的指针;而另一个则可从被高度「污染」的数据中整理出所需信息。


而至于能否真正在量子计算机上实现他们的想法,Neven表示这个问题得要量子人工智能实验室来回答。他指出,量子机器学习或许能在已知的物理定律下提供更富创造力的解决问题程序,在未来为语音识别、网络搜寻、蛋白质折迭等应用提供更准确的模型。


(作者为CTIMES特约主笔)


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