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上游•读书丨张月:遇见未来:量子人工智能

上游•读书丨张月:遇见未来:量子人工智能
2021年11月11日 10:46 新浪网 作者 上游新闻看点

  遇见未来:量子人工智能

  张月

  对于生活在21世纪的人来说,人工智能这个名词一定不陌生,我们几乎每天都在接触指纹识别、人脸识别、智能语音客服······当你打开购物软件或者社交软件,它总能给你推送最近感兴趣的内容。没错,这些都属于人工智能。人工智能早已渗透到现代人日常生活的方方面面,令我们的生活变得更美好。从诞生起至今的60多年中,它发展出了一个丰富的知识体系,并成为人类经济增长、社会进步的新的技术引擎。那么,当它叠加上现代物理的重要概念“量子”时,又会变幻成什么面目呢?

  如果你是一个科幻元素爱好者,那么你多半听到过这样一句互联网流行语:“遇事不决,量子力学;逻辑不通,平行时空。”通俗来说,就是当科幻类作品中的故事情节出现难以相信或者违背常识的矛盾冲突时,创作者就会拉出一些玄之又玄的科学理论强行圆场,而听上去十分高端的量子力学就成为了一个极佳选择。难怪有人调侃说,量子力学是个筐,什么都能往里装。

  物理学有史以来发生过四次重大革命。第一次是牛顿的力学革命,这也是大众最为熟知的;第二次是麦克斯韦的电磁革命;第三次是爱因斯坦的相对论革命;第四次就是量子革命。1900年,德国著名物理学家普朗克在一篇只有九页的论文里首次提出了能量的不连续性,从而拉开了量子世界的帷幕。其后,在爱因斯坦、玻尔、薛定谔等众多科学家的加持下,轰轰烈烈的量子革命开始了。这次量子革命催生了晶体管、激光、核磁共振、全球定位系统等现代技术,人类从此进入信息时代。

  在21世纪初,量子力学与信息论的结合产生了一门新兴的边缘学科,叫做量子信息科学,它深刻地影响了新一轮技术革命。量子信息科学整合了数学、计算机科学、工程学和物理科学的元素,它包括量子信息处理、量子计算、量子模拟、量子通信、量子密码学等分支。量子计算对计算机科学和人工智能产生了重大影响。人类将进入量子信息时代,这已成为可以预见的明天。

  中国科学院院士、著名量子信息学家郭光灿曾谈到,现在用的经典器件性能达到极限以后,能够突破极限,量子计算机、量子电脑、量子传感、通信等性能会远远超越现在相应的工具,“这样人类社会的生产力将会提高到一个新的阶段,我们称之为第二次量子革命”。

  《量子人工智能引论》,邱玉辉等/编著,定价:38.00元

  回到起点,在层层深奥理论的遮挡下,量子到底是什么?量子智能又是什么,它有何原理和规律?量子计算与人工智能如何融合并迸发出怎样的效果?这些问题构成了《量子人工智能引论》的绪论。由中国人工智能学会首批会士、重庆市首届学术技术带头人邱玉辉教授领衔的编写团队在书中用简单而精准的语言,为读者详尽、专业和细致地描绘了量子人工智能这个新兴交叉学科的全貌。

  书中介绍道,量子力学是描写微观物理世界的物理理论。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子智能等价于基于意识和创新的能力。当我们有意识地扩展自己的感知到观念并创新时,那就实现了量子智能。量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机,是遵循量子计算规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置,它的算力将使人工智能的学习能力大大提高,处理速度实现指数级的提升,为人工智能的发展开启一个全新的时代,因此,量子人工智能是富有吸引力的新技术。

  对于不常与物理学打交道的人来说,即使我们具有了解这一新兴领域的想法,也常常容易被物理学自带的深厚专业壁垒打消。但是恰如本书绪论所言,过深的量子物理知识对理解量子算法其实并不是必要前提,正如我们为了设计传统算法并不需要知道怎样建造处理器,驾驶汽车时并不需要知道铁皮盖下每一个螺丝钉如何安置,滑动手机屏幕时无须了解晶体管如何生产。因此,本书重点在于介绍量子人工智能这一人工智能的新的子领域。

  《量子人工智能引论》包含了量子计算的基础、基本元素和量子人工智能的核心内容。全书分为两部分:第一部分为量子计算,包括量子计算基础和量子计算基本元素;第二部分为量子人工智能,包括知识表示、外生量子命题逻辑、一阶量子谓词逻辑、问题求解、计算理论、量子贝叶斯推理、量子机器学习、量子机器人、量子随机游走和量子博弈等。全书内容丰富,条理清楚,可作为人工智能专业和计算机各专业人工智能课程相关的教材或教学参考书,亦可供计算机科学工作者参考。对于普通的量子人工智能爱好者来说,也不失为一本引路好书。

  量子人工智能将给人类社会带来怎样的机遇与变革?就让我们拭目以待吧!当然,我们可以先读读这本书,了解量子人工智能的秘密。

  西南大学出版社(原西南师范大学出版社)

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