對(duì)于Rich Uhlig，記者的第一印象是聰明、睿智。面對(duì)媒體或宏觀或?qū)I(yè)的問(wèn)題，他總是能有條不紊、深入淺出地給出邏輯清晰的答案。

作為英特爾技術(shù)與系統(tǒng)架構(gòu)和客戶端事業(yè)部高級(jí)院士、英特爾研究院院長(zhǎng)，他在近日位于北京融科資訊中心的英特爾中國(guó)研究院接受記者專訪時(shí)，正好是谷歌宣稱其率先實(shí)現(xiàn) “量子霸權(quán)”一事在業(yè)界余波未盡之際，量子計(jì)算也因此成為媒體們“火力”集中之所在。

然而，作為在美國(guó)、歐洲、印度等全球各地均有布局的英特爾研究院掌舵人，在Uhlig看來(lái)，前沿計(jì)算絕不僅僅只有量子計(jì)算。他告訴記者，在進(jìn)行前沿性探索時(shí)，英特爾一直以來(lái)秉承的原則是，“不要只選擇單一的一種路徑去解決問(wèn)題，然后就深陷其中不可自拔，而是要運(yùn)用不同手段進(jìn)行多方探索，并分別加以測(cè)試，這樣才能漸漸看清哪一種或者哪幾種方法更有可能成功。”

多管齊下的前沿探索

16年前的東京地鐵站，在iPhone等智能手機(jī)還沒(méi)有出現(xiàn)的時(shí)候，所有人都已在低頭不停地“刷”手機(jī)了。這和4年之后出現(xiàn)第一代iPhone，乃至發(fā)展到現(xiàn)在的景象何其相似。Uhlig指著記錄下這一情景的那張照片，用當(dāng)代著名科幻小說(shuō)作家威廉·吉布森的話總結(jié)說(shuō)，“未來(lái)已來(lái)，只是分布不均”。而在他看來(lái)，包括前沿計(jì)算在內(nèi)的未來(lái)技術(shù)發(fā)展，也是如此。

談及前沿計(jì)算，Uhlig認(rèn)為主要是解決兩個(gè)維度的問(wèn)題：一是提高應(yīng)對(duì)日益繁多且性質(zhì)越加復(fù)雜的數(shù)據(jù)的效率，二是數(shù)據(jù)的隱私及安全。在這方面，他認(rèn)為可能有四種顛覆性的技術(shù)方向，即量子計(jì)算、神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算、概率計(jì)算和圖計(jì)算。

在Uhlig看來(lái)，這是四種完全不同的計(jì)算模式。量子計(jì)算最大的好處在于它允許對(duì)同一個(gè)問(wèn)題同時(shí)試驗(yàn)多個(gè)解，并通過(guò)連續(xù)的采樣讓研究者獲得對(duì)于這一問(wèn)題的最終答案。

而神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算是一種高能效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它可以模仿人類大腦的運(yùn)作機(jī)制，去尋求一個(gè)問(wèn)題的解答，可以應(yīng)用于機(jī)器人控制、自學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)控制、稀疏編碼等。

概率計(jì)算則是用來(lái)處理那些內(nèi)在不精準(zhǔn)的、噪音非常大的數(shù)據(jù)。“因?yàn)楫?dāng)前數(shù)據(jù)性質(zhì)正在發(fā)生變化，數(shù)據(jù)日益變得充滿噪音而且非常不準(zhǔn)確，所以我們需要有一種技術(shù)可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。用戶想要在數(shù)據(jù)意義上實(shí)現(xiàn)完全精準(zhǔn)，通過(guò)概率或者統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的這種計(jì)算，就可以極大地提升效率。” Uhlig說(shuō)。

而圖計(jì)算則主要是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)系，尤其是大規(guī)模數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)系，例如社交網(wǎng)絡(luò)或者其他實(shí)體之間等。在這方面，貝葉斯算法等傳統(tǒng)計(jì)算方式不易進(jìn)行表述，而用圖計(jì)算則可以有效提升稀疏數(shù)據(jù)的處理效率。

“截至目前，英特爾在這四個(gè)領(lǐng)域都有探索性研究，而且并不篤定其中哪種方法將來(lái)會(huì)超越其他路徑，而是認(rèn)為要多管齊下。” Uhlig說(shuō)。

量子計(jì)算的真正目標(biāo)

10月24日，《自然》雜志刊發(fā)了谷歌公司的一篇論文。在該論文中谷歌表示，其開(kāi)發(fā)出一款54量子比特?cái)?shù)（其中53個(gè)量子比特可用）的超導(dǎo)量子芯片“Sycamore”。基于該芯片，谷歌對(duì)一個(gè)53比特、20深度的電路采樣一百萬(wàn)次只需200秒。而目前最強(qiáng)的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)Summit要得到類似結(jié)果，則需要一萬(wàn)年。基于這一突破，谷歌宣稱其率先實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。

當(dāng)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者問(wèn)及如何評(píng)價(jià)谷歌的這一成績(jī)時(shí)，Uhlig首先對(duì)其所取得的進(jìn)步給予了認(rèn)可，不過(guò)他也同時(shí)強(qiáng)調(diào)，要將其放在正確的位置加以認(rèn)識(shí)。

要具備什么樣的條件才可以稱之為實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”？在Uhlig看來(lái)，首先要找到一個(gè)非常復(fù)雜且對(duì)人類生活有實(shí)際價(jià)值的問(wèn)題，其次要證明在解決這一復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程中量子計(jì)算的效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算方式。“因此，我認(rèn)為量子計(jì)算真正的目標(biāo)不是達(dá)成量子霸權(quán)，而是實(shí)現(xiàn)量子實(shí)用性。” Uhlig說(shuō)。

Uhlig透露，在量子計(jì)算方面，英特爾起初是在超導(dǎo)量子位芯片和自旋量子位芯片兩個(gè)方向“雙管齊下”的，但最近英特爾內(nèi)部將這一研究的范圍更多地聚焦在了自旋量子位芯片上，并且取得了相當(dāng)好的進(jìn)展。2018年6月，英特爾宣布，其研究人員正在測(cè)試一種微小的新型“自旋量子位”芯片，向量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展邁出了新的一步。這也是截至目前英特爾制造出的最小的量子計(jì)算芯片，比鉛筆頭上的橡皮擦還要小。

在Uhlig看來(lái)，量子計(jì)算要想實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，至少還需要十年。這是因?yàn)榱孔佑?jì)算能解決多少問(wèn)題與量子位的數(shù)量、規(guī)模是成正比關(guān)系的，而眾所周知量子位非常脆弱，可能毫秒之間就會(huì)發(fā)生分解，所以未來(lái)需要開(kāi)發(fā)一些使得周圍的環(huán)境對(duì)量子位而言有更大包容度、可以讓它們能夠持續(xù)下去的技術(shù)。

“如果說(shuō)量子計(jì)算是一場(chǎng)馬拉松，那么現(xiàn)在才僅只跑完了第一英里，這就是現(xiàn)狀。” Uhlig總結(jié)說(shuō)。

驚喜來(lái)自沒(méi)被說(shuō)出的方面

談及神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算、概率計(jì)算和圖計(jì)算，Uhlig坦言，這三個(gè)方向都還處于研究過(guò)程當(dāng)中，尚沒(méi)有成型的產(chǎn)品路線圖，因?yàn)椤拔覀冃枰浞值亓私饷恳环N計(jì)算模式擅長(zhǎng)什么或不擅長(zhǎng)什么，所以截至目前還不知道何時(shí)能夠?qū)⒅a(chǎn)品化。一旦我們有信心能夠應(yīng)用它們來(lái)成功解決某些問(wèn)題的時(shí)候，就會(huì)對(duì)其啟動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃” 。

Uhlig特別提到了英特爾在神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算方面的進(jìn)展。2019年7月，英特爾推出了代號(hào)為“Pohoiki Beach”的800萬(wàn)神經(jīng)元神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)，以此支持全球生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴繼續(xù)開(kāi)拓神經(jīng)啟發(fā)式算法研究的下一個(gè)前沿。它包含64塊Loihi研究芯片。

Uhlig透露，他們正在做的事情是推動(dòng)在Loihi系統(tǒng)外部建設(shè)神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)，以便基于它開(kāi)發(fā)出更多、更好的應(yīng)用。“截至目前已經(jīng)有了非常有趣的結(jié)果，包括基于此研發(fā)出來(lái)的具有高能效的推理手段和機(jī)器人控制系統(tǒng)，以及進(jìn)行稀疏編碼、約束滿足和優(yōu)化方面的計(jì)算” 。

在Uhlig看來(lái)，創(chuàng)新往往誕生于不同領(lǐng)域的交叉地帶。因此，不同領(lǐng)域的研究人員之間進(jìn)行越多的合作及共享就越有可能取得成功。但當(dāng)談及具體的領(lǐng)域時(shí)，Uhlig并沒(méi)有給出明確的答案，因?yàn)樗J(rèn)為“驚喜恰恰來(lái)自于沒(méi)有被準(zhǔn)確地提出或者提前說(shuō)出的那些方面”。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 作者：計(jì)紅梅