量子计算遇上人工智能 数据分析迎来新变革

   2020-08-16 聪慧网sxxjymy30
核心提示:发表于: 2020年08月16日 21时41分54秒

    慧聪安防网讯 5月10日至12日,美国科技巨头微软在西雅图召开了年度开发者大会BuildConference。此次大会上,微软将关注点投向了人工智能。此外,亚马逊本周二发布了新产品EchoShow,在语音控制领域继续抢占市场。一场关于人工智能AI的大战正在各大科技巨头之间展开。

    人工智能的爆发是近两年才开始的,主要原因是使用效果上取得了突破。人工智能是一门计算机技术,主要让计算机去替代人来完成部分工作。如今主流的技术主要是指使用深度学习等算法来实现替代人工,完成大量简单重复性劳动。

    虽然人工智能概念的提出已有将近60年了,但之前的发展速度一直偏慢,主要原因是无论方法如何进步,实际使用效果依旧差强人意。从2015年起,人工智能迎来了真正的大爆发,这在很大程度上与GPU的广泛应用有关。

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    人工智能的高速发展将为各个产业带来翻天覆地的变化。目前很多商业领域已经采用人工智能,尤其在谷歌、百度这样的公司,在它们的搜索、推荐、广告等领域都已使用了类似机器学习的技术。

    目前人工智能应用最为广泛的是在人脸识别领域。人脸识别引入人工智能技术后,识别率大幅提升,其中核心的突破是在算法层面。在人脸识别中,人工智能能做到97%的识别正确率,超过了人类95%的识别率,这意味着大规模商业应用具备了价值的基础,尤其是在安防领域、金融领域等,机器做得比人更好。我们认为,人工智能最先涉及的领域包括但不限于安防、金融、教育、医疗、汽车等。

    人工智能的发展可能存在三个阶段:服务器时代、云计算时代、量子计算时代。

    现阶段人工智能基本只能依靠集中处理的方式实现相关功能和应用,也就是通过云计算的方式。根据我们的判断,量子计算有望给人工智能带来的变革性变化在于小型化和移动化。当量子芯片中的量子比特数量达到一定数量后,计算能力将满足人工智能对运算能力的需求,人工智能将不再依赖于大型服务器集群。未来量子芯片小型化后,人工智能前端系统的快速实时处理便成为可能,比如车载智能系统、无人机智能系统等。

    量子计算发展历史

    2017年5月3日,中科院宣布首台光量子计算机在我国诞生,标志着我国量子计算已处于世界领先水平。人工智能产业的突破需要借助相关产业链的进一步完善,量子计算的超强算力有望加速人工智能的突破和商业化应用,可提前布局量子计算产业相关标的。建议从中科院与中科大的技术导入产业的途径中寻找投资机会,可关注中科曙光、神州信息、浙江东方、亨通光电。

    数据迎来爆发式增长现有算力无法匹配

    互联网时代下的大数据高速积累,现有计算能力无法匹配。全球的数据总量正以飞快的速度增长,根据IDC的数字宇宙报告,全球所有信息数据中的90%产生于近几年,数据总量正在以指数形式增长。从2003年的5EB,到2013年的4.4ZB,并将于2020年达到44ZB。也就是说,2020年每个人可以均摊到5200GB以上的数据量。而且到2020年,将近40%的信息都可能会被云提供商“触摸到”;约三分之一的数据,即超过13000EB的数据将具有大数据价值。基于现有的计算能力,在如此庞大的数据面前,人工智能的训练学习过程将变得无比漫长,甚至完全无法实现最基本的人工智能,因为数据量已经超出了内存和处理器的承载上限,这将极大限制人工智能的发展和应用。

    量子计算:人工智能的革命性算力

    量子计算机有望提供更强的计算能力。量子计算机提供了另一条增强计算能力的思路,它的并行计算的特性,使得它可以一次同时处理多个任务,有望实现计算能力上的超越。

    量子计算的算力呈指数级增长

    量子计算的核心优势是可以实现高速并行计算。在计算机科学中,无论经典计算还是量子计算,他们的计算功能的实现都可以分解为简单的逻辑门运算。简单来讲,每一次逻辑门的运算都要消耗一个单位时间来完成。经典计算机的运算模式通常是一步一步进行的,它的每一个数字都是单独存储的,而且是逐个运算。所以对于4个数字进行同一个操作时,要消耗4单位时间。而在量子计算中,一个2个量子比特的存储器可以同时存储4个数字,这里一个量子态可以代表所有存储的数字。科学家通过特定设计对量子态进行一次变换,即可对4个数字同时操作,而且只消耗1单位时间。这种变换相当于经典计算的逻辑门,实现了对存储器中的数字并行运算,这被称为量子并行计算。可以看到,当量子比特数量越大时,这种运算速度的优势将越明显,它可以达到经典计算机不可比拟的运算速度和信息处理功能。

    对于量子计算机,在半导体材料和超导材料等领域,科学家也已经积累了数十年的理论与经验。现在最有希望的量子计算机方案之一就是低温超导系统,它涉及了半导体材料与超导材料的应用,主要是基于硅晶体,掺杂一定量的超导材料,实现量子计算。而现有的技术积累将极大促进该方案的发展与快速突破,用更短的时间实现大规模的商业化应用。

    值得注意的是,量子计算机的量子比特数量以指数增长的形式快速上升,从2003年起的1位量子比特,到2013年512位量子比特的计算机,再到2015年实现1000位量子比特。目前,非通用型量子计算机已经实现了1000位量子比特,在特定算法上,计算效率比经典计算机要快一亿倍。

 
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