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量子计算机与大数据及人工智能的关系 （附结束语） 我们都说现在是一个数字时代，所有的信息都转化成数字来存储，编辑，运算，我们通常用到的数字信息的单位名称是：Kb，Mb，Gb，Tb，Pb，Eb，Zb，Yb 名字 缩写 次方 kilobit kbit 10^3 megabit Mbit 10^6 gigabit Gbit 10^9 terabit Tbit 10^12 petabit Pbit 10^15 exabit Ebit 10^18 zettabit Zbit 10^21 yottabit Ybit 10^24 进入2012年，大数据（big data）一词越来越多地被提及，人们用它来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数据。 大数据到底有多大？一组名为“互联网上一天”的数据告诉我们，一天之中，互联网产生的全部内容可以刻满1.68亿张DVD；发出的邮件有2940亿封之多。 研究表明，整个人类文明所获得的全部数据中，有90%是过去两年内产生的。而到了2020年，全世界所产生的数据规模将达到今天的44倍。 随着大数据时代的到来，人类产生的电子数据正在以每两年翻一番的增幅爆炸式增长。那么应付大数据时代的到来，地球上的计算机是什么情况呢？世界最高运算速度的计算机，是我们国家的 神威·太湖之光超级计算机，是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机。 神威·太湖之光超级计算机安装了40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器，峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒。2016年11月14日，在美国盐湖城公布的新一期TOP500榜单中，“神威·太湖之光”以较大的运算速度优势轻松蝉联冠军。 现实情况是即使这么高运算速度的计算机，仍然应付不了数据爆炸所产生的种种问题。正是这种背景情况下，世界各国极其重视量子计算机的开发。 2013年，美国塞斯·罗伊德教授提出理论预言，利用量子系统在处理高维向量上的并行计算优势，可以为机器学习带来指数量级的加速，将能远远超越现有经典计算机的运算速度。理论估计，计算两个亿亿亿维向量的距离，用目前最快的、每秒钟亿亿次运算速度的经典计算机大概需要十年，而用1GHz时钟频率的量子计算机则需要不到1秒的时间。 所以，曾有人打过一个比方：如果现在传统计算机的速度是自行车，量子计算机的速度就好比飞机。使用亿亿次的神威·太湖之光超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组，所需时间为100年。而使用一台万亿次的量子计算机求解同一个方程组，仅需0.01秒 再比如，现在的天气预报大多是基于探测数据的推测，很难保证准确。但量子计算机可以一次分析所有数据，向我们提供更好的模型，精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。我们可以提前预测飓风等极端天气，从而预留足够的时间拯救生命。 在探索太空方面，量子计算机可以处理望远镜视野中更多的数据，从而发现更多的行星，并迅速识别出最有可能存有生命体的行星。 在研发药物方面，量子计算机能够描绘出数以万亿计的分子组成，并将其中最可能有效的组合快速识别出，显著降低药物的研发成本和周期。 在每天的出行中，GPS可以帮你优化出最佳线路，但如果有了量子计算机，我们可以把整个城市甚至整个地球上所有人的出行计划全都输入进去，让它计算出最优解，从而让人们彻底告别交通拥堵。 掌握了量子计算机，就可能掌握了未来新技术领域的主导权，在军事方面，量子计算机更是能让信息化战争换了“容颜“。有人甚至认为，量子计算的意义不亚于核武器……一旦有些国家军队拥有了量子计算机，而另一些国家军队却没有，当战争爆发的时候，这就犹如一个瞎子和一个睁眼的人在打架一样，对方可以把你的东西看得清清楚楚，而你却什么都看不到。 再来说一说量子计算机和人工智能的关系，人工智能（学科）是计算机科学中设计研究、设计和应用智能机器的一个分支。其近期的主要目标在于研究用机器来模拟和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。 人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。现在的人工智能很火。人工智能的爆发，有几个因素离不开，一是庞大数据的积累，一是硬件性能提升，带来的计算能力的提高。像AlphaGo（阿尔法狗，下围棋战胜人类棋手的事件）现在最著名的人工智能产品，它在迎战李世石时，动用了1920个CPU、280个GPU，来保证它的运算。所以，某种意义上来说，AlphaGo的胜利，是建立在硬件的堆砌之上。如果有量子计算，那么AlphaGo就是小巫见大巫。从这一点上来说，它是能够促进人工智能进化的，使它变得更为高效，带来飞跃式的提升与进步。 这样来看，量子计算机也为中国的科技实力提供赶超欧美的机会。在传统科技领域，很多方面其实已经为欧美国家的企业所控制，甚至垄断。由于它们坐拥巨大的资源与强大的研发能力，也借此拥有丰厚的利润，得以不断投入巨资进行再研发，形成良性循环。这使得中国的企业无论怎样，很难在这些传统科技领域打破其格局。但是，去年中国就成功地发射全球首枚量子卫星，今年又在量子计算机方面有了巨大突破，说明我国在这方面具有良好的基础与能力，一旦中国在量子计算机上有所突破，那么我们就可以做到弯道超车，有人甚至说，是并道超车。我期望在我见到马克思的时候会告诉他这个好消息。 正在书写这篇稿子的时候又传来了我国开采可燃冰的特大喜讯，更加印证了我国的科技力量，在习弟弟的领导下，正在突飞猛进，为我们的国家欢呼吧！ （加入中国门球网，至今已经接近九年，写这样的长篇文字稿子还是第一次，我不知道你们看了是不是有收获？反正通过写这篇稿子，我自己收获不小，错误难免欢迎指正） 2017/5/22
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发表于 2017-5-22 20:21:36
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