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、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，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)，英特爾一直以來秉承的原則是，“不要只選擇單一的一種路徑去解決問題，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)代著名科幻小說作家威廉·吉布森的話總結(jié)說，“未來已來，只是分布不均”。而在他看來，包括前沿計(jì)算在內(nèi)的未來技術(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，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)問題同時(shí)試驗(yàn)多個(gè)解，并通過連續(xù)的采樣讓研究者獲得對(duì)于這一問題的最終答案。

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。

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會(huì)超越其他路徑，而是認(rèn)為要多管齊下。” Uhlig說。

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)《中國科學(xué)報(bào)》記者問及如何評(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，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)值的問題，其次要證明在解決這一復(fù)雜問題的過程中量子計(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。

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，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，所以未來需要開發(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。

驚喜來自沒被說出的方面

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程當(dāng)中，尚沒有成型的產(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)用它們來成功解決某些問題的時(shí)候，就會(huì)對(duì)其啟動(dòng)產(chǎn)品開發(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，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并沒有給出明確的答案，因?yàn)樗J(rèn)為“驚喜恰恰來自于沒有被準(zhǔn)確地提出或者提前說出的那些方面”。

來源：中國科學(xué)報(bào) 作者：計(jì)紅梅