量子估算應(yīng)對大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)：中國農(nóng)大首次實(shí)現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法
中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院潘建偉院士及其朋友陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法。近日人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，國際權(quán)威數(shù)學(xué)學(xué)刊物《物理評論快報(bào)》發(fā)表了這一論文[Phys.Rev.Lett.114,。這是量子估算應(yīng)用于大數(shù)據(jù)剖析和人工智能領(lǐng)域的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)工作。
機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心，通過使機(jī)器模擬人類學(xué)習(xí)行為，智能化地從過去的經(jīng)歷中獲得經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而改善其整體性能，重組內(nèi)在知識(shí)結(jié)構(gòu)，并對未知風(fēng)波進(jìn)行確切的推算。機(jī)器學(xué)習(xí)在科學(xué)和工程眾多領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用，比如金融剖析、數(shù)據(jù)挖掘、生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)確診等。生活中常見的一些智能系統(tǒng)也廣泛使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，比如電子商務(wù)、手寫輸入、郵件過濾等。
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，人類形成的電子數(shù)據(jù)正在以每三年翻一番的增速爆燃式下降。據(jù)恐怕，人類在過去五年間形成的數(shù)據(jù)總數(shù)超過了之前幾千年形成的數(shù)據(jù)總數(shù)。另一方面，隨著后摩爾時(shí)代的到來，精典計(jì)算機(jī)芯片規(guī)格無法進(jìn)一步縮小，估算速率的進(jìn)一步提高遭到限制人類首次實(shí)現(xiàn)量子通訊，科學(xué)家預(yù)測機(jī)器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)剖析任務(wù)在未來或面臨大數(shù)據(jù)爆燃式下降的巨大挑戰(zhàn)。
應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，歐美主要發(fā)達(dá)國家政府和高科技公司早已在積極整合研究力量和資源，搶灘布局，力爭在量子信息技術(shù)應(yīng)用方面搶占先機(jī)。比如，2013年，印度國家民航航天局和聯(lián)合創(chuàng)立了量子人工智能實(shí)驗(yàn)室。2014年，意大利牛津?qū)W院、諾基亞公司、和全球最大軍火供應(yīng)商洛克希德馬丁公司合建了量子優(yōu)化和機(jī)器學(xué)習(xí)中心。
2013年，印度麻省理工大學(xué)（MIT）塞斯·羅伊德（SethLloyd）院長提出理論預(yù)言，借助量子系統(tǒng)在處理高維向量上的并行估算優(yōu)勢，可以為機(jī)器學(xué)習(xí)帶來指數(shù)目級的加速，將能遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕超現(xiàn)有精典計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速率。理論恐怕，估算兩個(gè)億億億維向量的距離，用目前最快的、每秒鐘億億次運(yùn)算速率的精典計(jì)算機(jī)大約須要六年，而用GHz時(shí)鐘頻度的量子計(jì)算機(jī)則可須要不到一秒的時(shí)間。