雖說愛因斯坦曾經(jīng)拒絕量子力學(xué),說上帝不會擲骰子,但有些投資人及公司都迫切希望,,上帝就是靠擲骰子的,。
Alexa 和 Siri 可以理解你在說什么,,自動駕駛汽車穿過城市的大街小巷,這些科技的發(fā)展得益于人工智能領(lǐng)域中的機(jī)器學(xué)習(xí),。
最近,,研究人員表示,機(jī)器學(xué)習(xí)可以受益于量子計算機(jī)的研究,。加拿大多倫多已經(jīng)有了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)孵化器,。而且,如果多倫多的產(chǎn)業(yè)孵化項目早在幾年前啟動,,現(xiàn)在或許都有量子機(jī)器學(xué)習(xí)的公司了,。
目前,機(jī)器學(xué)習(xí)和量子計算相結(jié)合的研究主要集中在使用初期的量子計算機(jī)來加速機(jī)器學(xué)習(xí)算法,,或是使用傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng),,來增加量子計算機(jī)的能量、持久性和效率,。其最終計劃是:使用基于小型化量子計算機(jī)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),,更好的改進(jìn)、理解和表達(dá)大型量子信息數(shù)據(jù)或復(fù)雜量子計算結(jié)果,。
當(dāng)然,,這個終極目標(biāo)要等到可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子信息存儲,以及有成熟的量子計算機(jī)出現(xiàn)才行,。谷歌曾表示,,該公司計劃在年底構(gòu)建49量子比特的量子計算機(jī),所以,一個可以受益于這種結(jié)合的,,具有成百上千量子比特的量子計算機(jī)還要等很多年才能實(shí)現(xiàn),。
然而,來自西班牙光子科學(xué)研究所的Peter Wittek表示,,研究者不用等到超級量子計算機(jī)面世再開展實(shí)驗(yàn)或理論的研究,,量子機(jī)器學(xué)習(xí)即使是在其初級階段也很有應(yīng)用前景的?!敖ㄔ焱ㄓ玫牧孔佑嬎銠C(jī)確實(shí)是一個技術(shù)挑戰(zhàn)”,,Wittek說,“但是研究量子機(jī)器學(xué)習(xí)并不需要等所有條件都成熟,?!?/p>
就如同量子密碼學(xué)和量子隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生技術(shù),它們都是在沒有大型量子計算機(jī)的條件下發(fā)展成熟的,。所以,,量子機(jī)器學(xué)習(xí)也可以像這樣,找到機(jī)會在近期進(jìn)行發(fā)展和應(yīng)用,。
作為《量子機(jī)器學(xué)習(xí):量子計算對于數(shù)據(jù)挖掘的意義》一書的作者,,Wittek表示,這個領(lǐng)域真正起飛是從 2008 年一種名叫HHL(根據(jù)其三個發(fā)明人Aram Harrow,、Avinathan Hassidim,、以及Seth Lloyd的姓氏命名)的量子算法開始的。
HHL解決了大量多自由度線性代數(shù)問題,,而且其速度具有超越傳統(tǒng)超級計算機(jī)的潛力,。由于很多機(jī)器學(xué)習(xí)都包含此類的高自由度(高維)代數(shù)問題,所以很多機(jī)器學(xué)習(xí)研究者便搭上了HHL的順風(fēng)車,?;贖HL的機(jī)器學(xué)習(xí)算法在過去的幾年中涌現(xiàn)出了很多論文。
然而,,Wittek表示,,盡管HHL取得了不少輝煌成就,但它其實(shí)并不代表在近期最有希望的應(yīng)用領(lǐng)域,,如金融,、運(yùn)輸或者醫(yī)藥行業(yè)等進(jìn)行了應(yīng)用。而且,,他補(bǔ)充道,,傳統(tǒng)的基于GPU的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用并不會被量子系統(tǒng)取代,即使谷歌,、IBM或是其他公司做出了真正可以實(shí)用的量子計算機(jī),。
傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)在某些應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)有足夠顛覆性了。但是,Wittek表示,,標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法難以產(chǎn)生純的隨機(jī)數(shù),。金融領(lǐng)域常用的蒙特卡洛機(jī)器學(xué)習(xí)算法,需要純的隨機(jī)數(shù)達(dá)到較好的結(jié)果,。但是經(jīng)典的計算機(jī)只能產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)。而另一方面,,量子系統(tǒng)則定義了純的隨機(jī)性。所以量子機(jī)器學(xué)習(xí)可以在這種地方立足,。
而且,,來自華盛頓Redmond的微軟量子架構(gòu)和計算組的Nathan Wiebe表示,當(dāng)系統(tǒng)輸入不是經(jīng)典的二進(jìn)制數(shù)據(jù)而是量子比特時,,量子機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)勢會更加明顯,。
“當(dāng)說起量子計算機(jī)的時候,,如何知道其內(nèi)在的機(jī)理是什么樣的,?”Wiebe說,?!傲孔佑嬎銠C(jī)中所用的向量存在于一個無窮維空間中,人們不可能檢查或從中讀取向量的,,以查看機(jī)器是否運(yùn)行正常?!?/p>
根據(jù)來自德州大學(xué)奧斯丁分校的計算機(jī)科學(xué)的教授Scott Aaronson所說,,HHL所產(chǎn)生的炒作意義大于近期應(yīng)用于實(shí)際的希望。Aaronson在2015年針量子機(jī)器學(xué)習(xí)的研究中警告說,,投資者應(yīng)對任何量子機(jī)器學(xué)習(xí)可能引起的技術(shù)突破保持清醒,。
“過去十年來,幾乎所有發(fā)表的量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法都是算法的架構(gòu),,”Aaronson說,。“這些算法都不是從人們所希望解決和回答的經(jīng)典問題出發(fā)的,?!?/p>
對此,Wittek表示,,盡管有技術(shù)上的反對,,但今年多倫多的量子機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練營和創(chuàng)業(yè)加速器計劃,仍然吸引了遠(yuǎn)超預(yù)期的申請者。申請活動最后一輪截止至7月24日,,但他們六月中旬就收到了38個申請,,而實(shí)際席位僅有40個。很明顯,,現(xiàn)實(shí)驅(qū)動著創(chuàng)業(yè)者們試圖將想法轉(zhuǎn)換成為可實(shí)用的量子機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),。
“到11月底,這些公司會成立完成,,到時候就會有真的公司存在了,。”Wittek說,?!拔覀冾A(yù)期到明年夏天,就會有公司盈利,?!?/p>