量子计算与人工智能__量子计算_人工智能的洪荒

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量子计算与人工智能量子计算：人工智能的洪荒

在计算机与人工智能中曾提到，现阶段人工智能技术实现的主要载体是冯诺依曼结构计算机。基于该结构的计算机在速度上已经远远超过人类大脑，比如11月13日新一期全球超级计算机５００强榜单１３日发布，中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”连续第四次分列冠亚军，且中国超算上榜总数又一次反超美国，夺得第一，成为世界上运算最快的计算机，其浮点运算速度分别为每秒９．３亿亿次和每秒３．３９亿亿次。巴西神经学家苏扎娜-赫尔库拉诺-霍泽尔2012年的一项研究发现，事实上人类与狒狒拥有相同数量的神经元，都是860亿。其中只有一部分是发展完全的，其他的处于休眠状态或者很少使用的状态。发展完全的神经元，平均大约每个神经元有1万-2万个突触。每一个神经元，从接受到信号，到被激发而发出信号，所需要的反应时间少于0.1秒，相当于每秒2.2E15次浮点运算。可见人脑与冯诺依曼结构计算机单纯在计算速度上相差悬殊。但是计算速度显然不是产生意识和智能的关键。因为人脑可以控制人全身六百来块骨骼肌在0.1秒内完成“伸手——停下——握手——拿起——移近——侧翻——喝水”的动作，而如果利用机械臂完成这对人类来说轻而易举的动作，则需要超级计算机的计算

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量，成本非常高。所以现在的机械臂也无法完成像人类手臂完成的那些精巧的工作。这样的例子比比皆是。因此，速度不是产生智能的关键因素。由于现代计算机计算速度符合摩尔定律，即计算速度和晶体数量每年翻一倍，因此现代计算机在芯片设计方面存在物理极限。由于人脑的结构与计算机结构完全不同，因此，类脑计算成为当前的一个研究热点，研究人员希望突破传统诺依曼结构计算机的限制，设计包括类脑计算机在内的各种新型计算架构。目前，比较成功并商业化运行的有中国的寒武纪芯片。寒武纪芯片在结构上并不与人脑相似，而是一种复合机器学习算法需要的全新计算架构。11月6日，想要把“将阿尔法狗装进口袋里”的人工智能芯片公司寒武纪科技，发布了三款全新的智能处理器IP产品：面向低功耗场景视觉应用的寒武纪1H8、拥有更广泛通用性和更高性能的寒武纪1H16，以及面向智能驾驶领域的寒武纪1M。美国IBM公司研究部门的科学家2012年2月就宣布，IBM已最新开发出一款设备，可以达到“实用量子计算机”的最低标准。在今年11月17日，IBM宣布量子计算机取得重大突破，将此前发布的17量子位元的量子计算机提升至50量子位元。到2017年年底，客户就可以在线体验首款20量子位的IBM Q系统的计算能力。同样是IBM，在类脑计算方面也表现出色，在2016年发布

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TruNorth类脑计算机，其处理能力相当于1600 万个神经元和40 亿个神经键，消耗的能量只需 2.5 瓦。将低能耗的类脑处理器应用于深度学习无疑是未来大数据处理创新方法。但目前距离大规模商业化还有距离。

同样是IBM，2016年8月IBM苏黎世研究院研究人员利用相变存储材料，制造出首例随机兴奋人工神经元。《经济学人》评论，这是在人造大脑方面的又一突破。随机相变神经元集群与其他纳米计算材料结合在一起，能够成为下一代超密神经形态计算系统的关键。相关论文日前被《自然·纳米技术》作为封面论文发表。

量子计算机拥有强大的计算能力，可以应用于需要强大计算性能的场景。一个50量子位的量子计算机1秒的计算能力相当于全世界所有的诺依曼结构计算机的计算力。这是因为相比传统计算机只能存储和操作二进制位，量子计算机使用的则是量子比特（qubit），利用量子现象来同时表示多个数据，这使得以往只能进行一次运算的时间内可以实现并行的复杂运算。传统计算机一般只有两个状态：0或1，开或关。而量子计算机所运用的是一种把0 和 1 相结合而形成的复合状态，可以是1，也可以是0，或两者之间的某个不确定状态。因此量子计算机在结构上完全不同于传统的诺依曼结构计算机。

量子计算机将提供更强大的处理能力，用于特定类, 专业.专注.

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型的计算，使编程模式得以丰富，未来可以应用于医学、脑科学、药物发现和材料科学等领域，还能解决一些具体问题，如优化供应链，模拟亚原子水平下的化学反应等。但是，量子计算机依然无法形成我们所需要的人工智能，仍然需要特殊的编程技术才能解决问题。目前，已经有不少前沿学者人类意识与量子力学方面提出了相关理论，意识与智能存在错综复杂的关系，但意识是人脑智能的基础，是毫无疑问的，只是这种基础到底如何形成不得而知。而物理学上的量子力学提供了一种理论思路。

显然，目前无论是诺依曼结构计算机还是量子计算机，虽然速度已经非常快，但是在结构上与人脑完全不同。而目前的类脑计算机虽然结构上开始类脑，但在速度上还远远不及诺依曼计算机，更不用说量子计算机。而人脑之所以会有意识和智能产生，人脑860亿个神经元和突触之间构成的复杂的神经网络（本质上符合小世界等复杂网络原理）结构是有密切关系的。自然界有许多结构决定功能的例子 …… 此处隐藏：7136字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……