超越傳統(tǒng)算法！全新量子算法可以幫助AI更快思考

? ? ? 第一個(gè)量子線性系統(tǒng)算法是在 2009 年由另外一組研究人員提出的，該算法是研究機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能的量子形式的鼻祖

分析大量數(shù)據(jù)中的關(guān)系是計(jì)算機(jī)“思考”的方式之一。一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明，對(duì)于比預(yù)期更廣泛的數(shù)據(jù)類型，量子計(jì)算機(jī)可以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快地完成這樣的分析。該團(tuán)隊(duì)提出的“量子線性系統(tǒng)算法”發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》，它將來(lái)或許可以預(yù)測(cè)商品價(jià)格，解決社交網(wǎng)絡(luò)和化學(xué)結(jié)構(gòu)中的數(shù)字運(yùn)算問(wèn)題。

“以前的量子算法應(yīng)用于一種非常特定的問(wèn)題，如果我們想要提升其他數(shù)據(jù)的量子速度，我們需要對(duì)該算法進(jìn)行升級(jí)?！闭撐淖髡摺⑿录悠驴萍寂c設(shè)計(jì)大學(xué)博士 Zhikuan Zhao 表示。

這套線性系統(tǒng)算法適用于大型數(shù)據(jù)矩陣。例如，交易者可以嘗試預(yù)測(cè)未來(lái)的商品價(jià)格，該矩陣可以獲取關(guān)于價(jià)格隨時(shí)間變化的歷史數(shù)據(jù)和關(guān)于可能影響這些價(jià)格的特征數(shù)據(jù)，比如貨幣匯率。該算法通過(guò)“反轉(zhuǎn)”矩陣來(lái)計(jì)算每個(gè)特征之間的關(guān)聯(lián)性，這些信息可以用來(lái)推斷未來(lái)趨勢(shì)。

Zhao 解釋道：“在分析矩陣時(shí)需要進(jìn)行大量的計(jì)算，比方說(shuō)當(dāng)輸入超過(guò) 10000×10000 個(gè)元素時(shí)，這對(duì)于普通的計(jì)算機(jī)就變得很困難了。這是因?yàn)殡S著矩陣中元素?cái)?shù)量的增加，計(jì)算的步驟也會(huì)急速增長(zhǎng)——矩陣的大小每增加一倍，計(jì)算的長(zhǎng)度就會(huì)增加 8 倍。”2009 年提出的算法可以更好地處理更大的矩陣，但必須是稀疏矩陣。在這些情況下，元素之間的關(guān)系是有限的，而現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)通常不是這樣。Zhao 和研究小組提出了一個(gè)新的算法，比經(jīng)典和以前的量子算法版本都快，也沒(méi)有限制它所計(jì)算的數(shù)據(jù)的種類。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，該算法依靠一種被稱為量子奇異值估算的技術(shù)。對(duì)于一個(gè) 10000 平方的矩陣，經(jīng)典算法大約花費(fèi)數(shù)萬(wàn)億量級(jí)計(jì)算步驟，第一個(gè)量子算法需要幾萬(wàn)步，而新量子算法只需要幾百步。

小型量子計(jì)算機(jī)上較早的量子線性系統(tǒng)算法已經(jīng)有一些原理性證明。為了顯示新量子算法較經(jīng)典算法的真正優(yōu)勢(shì)，研究者需要更多的量子計(jì)算機(jī)。Zhao 和研究小組希望能和一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組一起工作，對(duì)他們的算法進(jìn)行原理證明。他們還希望對(duì)執(zhí)行該算法所需的工作進(jìn)行全面分析，可能存在的開(kāi)銷成本。

Zhao 預(yù)計(jì)：“我們可能會(huì)在未來(lái)的 3～5 年時(shí)間里看到技術(shù)落地，在人工智能領(lǐng)域進(jìn)行有意義的量子計(jì)算?！保ㄕ悦馈渡羁萍肌罚ň庉?華生）