量子计算有望成真 黑科技这样开启人类下一个十年

文/深网 韩依民 21世纪即将走过它的第二个十年，在这个十年的尾声，全球科技行业正经历前所未有的巨大变革。 人工智能、生物科技、电池技术、基础物理等方面的进步，正将人类的科技能力拓展到更多场景和更多产品上。在这些前沿科技中，人工智能是其中最热闹的方向。得益于大数据、算法等方面的进步，人工智能的影响已经通过产业界开始释放。 同时，电池技术、生物技术尤其是基础物理等方面的进步，将进一步打破人类技术的边界，把更多幻想，变为可能。 即将到来的AI大众革命 科技行业正孕育着一轮新的创新革命，这场革命将带来新的巨大机会，人工智能是其中的绝对主角。 与2010年的情况类似，随着硬件、软件方面的技术已经成熟，移动互联网的巨大机会只等待被一个跨时代的创新产品点燃，而iPhone4的出现正式开启了移动互联网时代。 如今，随着计算能力、数据、算法获得突破，在多重因素作用下，人工智能技术已经取得巨大进步，它已经从实验室走向更多普通人的生活，但现在，它仍旧像幽灵一样潜藏在众多产品和技术身后，释放它的势能，同样需要一款大众级的消费产品。 今年9月刚刚发布的iPhone X或许能够充当这个角色，全新设计的iPhone X搭载的A11 Bionic处理器加入了人工智能神经网络和AR方面的支持，这使得其得以提供Face ID这样的人脸识别功能。尽管目前基于人工智能神经网络的应用非常稀少，但硬件方面的成熟为AI大众级应用的落地提供了基础条件。 作为手机产业的领头者，苹果在人工智能方面的动作显然起到了引领行业的作用。在iPhone X之后，陆续有厂商发布了嵌套人工智能模块芯片的手机。 由于当前围绕人工智能技术开发的应用非常稀少，但这依然无法掩盖手机在内的智能硬件在芯片上的升级蕴藏的巨大潜力。 在手机这一使用最为高频的智能硬件支持人工智能技术后，人工智能技术的落地速度将会大大加快。试着回想一下触摸屏的更新带来了交互方式的巨大改变，便不难想象硬件层面的创新，带来的潜藏的机会。 人工智能技术本身已经得到突破，而随着硬件方面的准备已经就绪，大众级人工智能产品的出现只是时间问题。而在大众级人工智能产品出现后，人工智能技术进步所蕴藏的机会将被大大释放。 更多行业将被改变 有趣的事情不止发生在手掌间，对于普通人而言，人工智能的更大意义在于，通过与传统生产方式进行融合，这一新的技术将对更多行业产生影响。 今年8月3日，在2017“互联网+”数字经济中国行·广东峰会上，腾讯公司正式发布了AI医学影像产品——腾讯觅影。 作为全国食管癌研究的权威，与腾讯公司合作研发AI筛查食管癌项目的中山大学医院管理处处长、广东省食管癌研究所所长傅剑华教授透露，团队对数十万张食管内镜检查图片进行分类，采用双盲随机方法，由不同级别医生进行循环评分标注后，交由腾讯AI技术团队进行图像处理、增强，借助深度学习技术，让腾讯觅影具备筛查可疑食管癌的能力。 傅剑华指出，引入腾讯觅影利用人工智能技术辅助医生对食管癌进行筛查，可以有效提高筛查准确度，促进准确治疗，有望攻克早期食管癌难筛查的世界难题，也有助于消除不同地区医疗水平差异，给患者提供水平一致的诊断和治疗。 同样在今年9月的百度云智峰会上，首钢自动化信息技术有限公司带来了10000张验证图片，百度云ABC一体机对钢材图片进行现场预测。在10000张图片中，百度云的钢板缺陷分类模型的预测结果为：正常9714张、红皮281张、褶皱3张、孔洞2张。而首钢工程师人工标注的结果是：正常9712张、红皮283张、褶皱3张、孔洞2张。 以人工标注结果为基准，百度云的钢板缺陷分类模型的准确率达99.98%，与人工专业检测结果十分接近。首钢自动化信息技术有限公司总经理佘国平现场表示，检测结果大大超出预期。人工智能技术的接入，将极大改变钢铁厂商的作业流程和效率。 无论是医疗、钢铁、汽车还是农业，人工智能技术正在向各个行业渗透，在大数据与人工智能的帮助下，传统行业的行之多年的生产方式正在悄然被改变，随着这些维系社会运转的产业被悄然改变，人类社会的生活方式也将发生潜移默化的巨大变化。 基础科学突破的新机遇 与热闹的人工智能技术相比，基础物理层面的研究显得相对冷清，但人类在基础物理上一旦取得突破，便能为世界带来全新可能。 人类有幸在近两年见证了两次具有划时代意义的基础物理层面的进步。 今年7月，根据美国华裔科学家、斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授张首晟及其团队的介绍，其已证明在时空中传播的手性Majorana费米子的存在。 Majorana费米子被发现，将从哲学层面对挑战人类对现有世界的认知，除此之外，这一发现还具有更加现实的意义——在固体中实现拓扑量子计算将成为可能。 在张首晟看来，天使粒子的发现“非常非常神奇，这意味着一个量子比特可以拆成两个，对整个量子物理有根本的改变。” 著名的光学双缝实验证明，量子世界呈现波粒二象性，尽管科学家们尚无法解答这一疑问，但量子世界的特点却为计算机的发展提供了全新思路。由于量子世界本质上是并行的，一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。所以量子计算机能够进行高度并行的量子计算，远比经典计算机有效。 然而，量子计算的实现面临一个非常大的挑战：量子比特的信息非常难以存储，微弱的环境噪声都能够引起退相干从而毁灭其量子特性。 在量子计算中，作为量子信息单位的是量子比特（qbit）储存在单个粒子上，封闭的量子世界存储在0、1的空间中，由于量子纠缠的特性，量子比特非常非常脆弱，观测者会影响到量子比特的状态。 Majorana费米子没有反粒子，或者说相当于半个传统粒子，便提供了一种绝妙的可能性：一个量子比特能够存储在两个距离十分遥远的Majorana费米子上。如此一来，传统的噪声极其难以同时以同样的方式影响这两个Majorana费米子，进而毁灭所存储的量子信息。 相较于传统的存储方式，比如电子自旋，超导磁通和光子极化，这样存储在远离的两个Majorana费米子上的拓扑量子比特，本质上极其稳固。 张首晟团队所提出的器件同时还是二维体系，从而允许Majorana费米子的纠缠和编辫，使得有效的量子计算成为可能。 张首晟对深网表示，接下来，其团队将与国内科研机构及公司合作，希望基于Majorana费米子研发量子计算以实现弯道超车。 从基本科学发现到技术应用往往需要多年时间，但是张首晟教授对于这天使粒子巡游的量子天堂充满了兴奋与期待：拓扑量子计算能够解决当下人类面对最艰难的一些问题，从而迎来一个完美世界。 无论是智能硬件层面的更新和升级，还是微观粒子上的发现，人工智能技术与基础物理层面的进步，都意味着人类在理解自然创造世界的过程中找到了更多工具和钥匙，而这些工具和钥匙，同时意味着巨大的机会，也昭示着普通人生活存在的未来可能。