양자 컴퓨팅, 인공 지능 및 블록체인

양자 컴퓨팅, 인공 지능 및 블록체인

향후 5~10년은 폭발 준비에서 대중화까지의 새로운 글로벌 기술 혁명과 산업 변혁의 열쇠가 될 것입니다. 폭발 기간. 새로운 글로벌 기술 혁명이 급속히 발전하면서 파괴적인 기술 혁신이 급증하고 있으며, 그 중 가장 눈길을 끄는 것은 양자 컴퓨팅, 인공 지능, 블록체인입니다. 이러한 파괴적인 기술과 중국 전통 문화 사이에 어떤 연관성이 있습니까? 기초과학(예: 수학, 물리학)과 어떤 관련이 있나요? 이러한 첨단 기술을 객관적으로 이해하는 방법은 무엇입니까? 이번 특집호는 2018년 1월 중화인민공화국 국제과기기술협력상을 수상한 미국 이론물리학자이자 중국과학원 외국학자 장수성(張守成)의 보고서를 게재한다.

현재 양자컴퓨팅, 인공지능, 블록체인은 정보기술(IT) 산업 전체에서 가장 중요한 3대 기반기술이다. 미래에 정보기술이 정말로 비약적으로 발전하려면 물리학과 수학이 모두 필요한 기초과학에 주목해야 한다. 왜냐하면 물리학과 수학은 정보기술 혁명과 밀접하게 연관되어 있기 때문이다.

'천사 입자'의 발견이 양자컴퓨터 연구개발의 딜레마를 바꿨다

양자컴퓨팅에 앞서 '천사 입자'와 관련된 과학적 발견 이야기부터 먼저 이야기해보자. ". 흥미로운 현대가 많이 있습니다. 과학적 발견은 모두 중화 민족의 뿌리 깊은 고대 철학적 개념을 포함하여 철학적 개념의 변화와 관련이 있습니다. 예를 들어, 세계는 항상 긍정적이고 부정적인 반대의 세계였던 것 같습니다. 양수가 있으면 음수도 있고, 음이 있으면 양이 있기 마련입니다.

역사상 아주 위대한 이론물리학자 디랙이 있었는데, 그는 아인슈타인의 이론을 설명하고 양자역학이 통일되는 과정에서 아주 간단한 수학적 연산을 해내며 근간을 열었다. 루트를 열면 항상 긍정적인 솔루션과 부정적인 솔루션 두 가지가 있습니다. 대부분의 사람들은 "긍정적인 솔루션"에만 관심이 있고 "부정적인 솔루션"에는 관심이 없습니다. Dirac은 모든 입자가 가져야 하는 것처럼 "부정적인 솔루션"을 설명했습니다.

1928년 물리학에서는 반입자가 세계에서 발견되지 않았고 모두가 그의 방정식이 확실히 틀렸다며 크게 의문을 제기했다. 5년 후, 그는 매우 운이 좋았고, 그가 우주 방사선에 있다는 것이 밝혀졌습니다. 물리학자들은 양성 입자인 전자의 반입자를 발견하고 그것을 디랙 바다라고 명명했습니다.

이후 소립자물리학에는 양성자와 반양성자, 중성자와 반중성자가 응용되었는데, 예를 들어 의료분야에서는 양전자가 널리 활용되고 있는데 이를 확인할 수 있다. 양전자와 음전자를 이용한 영상. 알츠하이머병을 진단하는 가장 좋은 방법은 PET입니다.

오늘날 중국인들은 과학 발전의 가장 큰 원동력이 무엇이라고 생각하나요? 뉴턴과 같은 역사상 물리학자들은 사과나무 아래에 있었고, 떨어지는 사과가 그에게 영감을 주었으며, 아인슈타인이 엘리베이터를 타고 있을 때 엘리베이터의 상승과 하강 효과가 매우 유사하다고 느꼈습니다.

게다가 과학의 발전은 권위에 대해 미신을 가져서는 안 됩니다. 디랙이 아주 유명한 이론물리학자가 된 이후, 과학자들은 세상에 입자가 있다고 굳게 믿었습니다. 그러나 또 다른 위대한 이론물리학자인 Ma. Jorana는 세상에 반입자가 없는 입자가 있는지 물었습니다.

나중에 물리학계 전체가 탐내는 두 입자를 찾고 있었는데, 그 중 하나가 가속기에서 발견된 '신의 입자'였습니다. 이를 예측한 물리학자는 힉스가 노벨상을 받았고, 또 하나는 '마조라나 페르미온'이다.

나는 이론물리학에 종사하는데, 이론물리학자의 일은 일반적으로 예측을 하는 것이다. 2010년에 물리학자들이 와서 실험 그룹은 마요라나 페르미온이 결합된 장치에서 발견될 수 있다고 예측했습니다. 하지만 우리는 여전히 그러한 입자의 존재를 증명하는 신호를 찾아야 합니다.

저번에 마요라나 입자는 한쪽만 있고 반대쪽은 없으므로 어떤 의미에서는 일반 입자의 절반 크기라고 생각했습니다.

우리 이론 그룹은 대담한 예측을 내렸습니다. 마요라나 입자는 일반 입자와 다르기 때문에 어떤 의미에서는 일반 입자의 절반에 불과합니다. 따라서 전도도는 일반적으로 0, 1, 2, 3의 정수배이며, 이는 필연적으로 정수배의 절반인 전도도 단계로 이어집니다. 우리는 그것이 0.5 또는 1/2의 단계를 가질 것이라고 예측합니다. 이후 우리 이론팀은 실험그룹과 긴밀히 협력하여 실험적인 관찰을 하였는데, 실제로 0.5에서 실험의 원래 패턴임을 알 수 있는데, 이는 마요라나 페르미온의 존재를 증명하는 것입니다. 우리는 그것을 "Angel Particle"이라고 명명했고 모두가 그 이름을 매우 좋아했습니다.

'천사입자'와 정보기술의 발전은 어떤 관계가 있나요?

현재 컴퓨터는 클래식 컴퓨터와 양자 컴퓨터, 두 가지 범주로 나누어진다. 두 개의 큰 숫자를 곱하는 것과 같은 일부 문제는 고전적인 컴퓨터로 쉽게 해결할 수 있습니다. 하지만 숫자가 다른 두 숫자의 곱으로 나누어질 수 있는지 확인해 보세요. 예를 들어 15는 3 곱하기 5로 쓸 수 있습니다. 숫자가 상대적으로 작다면 직접 계산할 수도 있습니다. 그러나 매우 큰 숫자가 주어지면 고전적인 컴퓨터가 그 숫자가 두 숫자의 곱인지 계산하는 데 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 왜냐하면 그것이 사용하는 알고리즘은 나눌 수 있는 모든 숫자를 나누는 철저한 방법이기 때문입니다. 두 숫자를 하나로 나눈 후에 이것이 두 숫자의 곱인지 최종적으로 확인할 수 있습니다. 기존 컴퓨터는 계산 속도가 매우 느립니다.

클래식 컴퓨터는 최종적으로 답을 계산하기 위해 철저한 방법만 사용할 수 있습니다. 하지만 양자 세계는 매우 마법적인 세계, 평행 세계입니다. 예를 들어, 유명한 실험에서 광자와 같은 입자를 방출하면 왼쪽이나 오른쪽에 두 개의 구멍이 생깁니다. 그러나 양자 세계에는 진정한 평행성이 있습니다. 기본 입자는 특정 순간에 동시에 두 개의 구멍을 통과합니다. 왼쪽이나 오른쪽 중 하나이면 표시되는 이미지가 아닙니다.

양자 세계 자체는 평행하다. 양자 세계를 이용해 계산을 하면 몇 초 만에 계산이 가능하고 모든 가능성을 한번에 계산할 수 있다. 왜냐하면 양자 세계는 양자컴퓨팅의 가장 기본 개념인 고유한 병렬성을 갖고 있기 때문이다. 그런데 이런 양자컴퓨터를 실제로 만드는 것은 매우 어렵다. 예를 들어 고전 컴퓨터의 가장 기본 단위는 비트인데, 이는 정보가 0이나 1이라는 뜻이다. 모든 정보는 0이나 1로 표현될 수 있다. 이것이 고전이다. 컴퓨터 개념입니다. 그러나 양자 세계에서는 입자가 왼쪽 구멍과 오른쪽 구멍을 동시에 통과하여 어떤 중첩 상태에 있습니다. 큐비트는 0인지 1인지 구분할 수 없습니다. 0과 1이 중첩된 상태입니다. 비유를 들어보자: 슈뢰딩거의 고양이는 죽은 것과 살아있는 것이 중첩되어 있다. 이것은 매우 놀라운 현상입니다. 하지만 이런 기본적인 현상 때문에 양자 비트 자체가 불안정하다는 뜻이다. 주위를 둘러보면 왼쪽이든 오른쪽이든 0이든 1이든 뭐든 노이즈가 발생한다는 것을 알 수 있다. 큐비트에 대한 큰 간섭.

최근 양자컴퓨터는 전 세계 유명 기업들의 특별한 관심사가 되었고, 미국의 구글, 마이크로소프트, IBM, 인텔 등이 모두 투자를 하고 있지만 이 문제를 근본적으로 해결할 수는 없다. 큐비트는 매우 불안정합니다. 어느 날 우리가 50큐비트를 만들었다고 하면 중요한 질문은 유용한 비트가 하나뿐이라면 10개, 20개 또는 심지어 40개가 필요한 경우가 많습니다. 이러한 종류의 양자 컴퓨팅 프레임워크를 제공하려면 50개의 오류 수정 비트가 필요하므로 양자 컴퓨팅을 실제로 구현하기가 어렵습니다.

그러나 엔젤입자의 발견은 양자컴퓨터 연구개발의 딜레마를 근본적으로 바꾸었습니다. 이는 양적 변화에서 질적 변화로의 과정입니다. 큐비트 자체에는 오류를 수정하는 기능이 있는데, 이것이 제가 일반적으로 큐비트를 두 개의 엔젤 입자로 분할하는 방법입니다. 일반 입자에는 양면이 있지만 천사 입자에는 한쪽 면만 있으므로 천사 입자는 일반적으로 입자의 절반에 불과합니다. 따라서 일반적으로 하나의 큐비트는 두 개의 엔젤 입자를 사용하여 저장할 수 있습니다. 두 개의 입자를 사용하여 저장하면 멀리 떨어진 곳에 있고 서로 얽혀 있습니다. 고전 세계에서는 소음이 서로 얽히지 않습니다. 이 경우 소음을 사용하여 천사 입자에 저장된 양자를 파괴할 수 없으므로 이는 혁명적인 변화입니다.

그래서 얼마 전 미국물리학회에서 천사 입자가 필요한 만큼의 비트로 양자 컴퓨터를 만드는 데 사용될 수 있다는 흥미로운 발견을 한 적이 있습니다. 오류 수정 비트를 추가해야 하며 잘못된 수정 기능이 내장되어 있어 양자 컴퓨터 개발에 빠른 역할을 할 것입니다.

로봇이 과학적 발견을 하는 날, 지능형 기계가 인간을 능가하는 날

기본 개념으로 인공지능이 1960년대에 제안됐다. 오늘날의 인공지능은 주로 많은 신기술의 집약으로 인해 비약적으로 발전할 수 있습니다. 무어의 법칙의 반복에 따르면, 양자 컴퓨팅을 사용하면 18개월마다 무어의 법칙이 두 배로 늘어나는 것이 아니라 양적 변화에서 질적 변화로 완전히 변화하게 됩니다. 인간의 컴퓨팅 능력은 수년에 걸쳐 계속해서 성장해 왔습니다. 인터넷과 사물인터넷의 탄생으로 인해 엄청난 양의 데이터가 생성되었습니다. 지능형 알고리즘은 비약적으로 변화하고 있습니다. 빅데이터는 기계가 학습하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 인공지능의 기본은 온갖 데이터다. 알고리즘이 아무리 좋아도, 컴퓨터가 아무리 강력해도 데이터가 없으면 인공지능이 될 수 없다.

인공지능은 비약적으로 발전하고 있다고 볼 수 있지만, 아직은 아주 초기 단계에 있다는 느낌이 듭니다. 왜 이런 말을 하는가? 예를 들어 간단하게 비유하자면, 우리는 새가 날아다니는 것을 본 적이 있고 사람들도 날고 싶어했습니다. 그러나 비행에 대한 초기 학습은 단순한 생체 공학에 불과했습니다. 이것은 단순한 생체 공학이지만 실제는 그렇습니다. 비행 상태는 인간이 비행의 첫 번째 원리인 공기 역학을 이해하고 물리적 원리와 수학 방정식을 통해 최고의 항공기를 설계할 수 있기 때문입니다. 매우 핵심 포인트입니다.

현재 인공지능의 대부분은 단순히 인간의 뉴런을 모방하고 있지만, 우리가 더 생각해야 할 것은 기초과학에 큰 돌파구가 있다는 점이다. 우리는 그 지혜와 지능을 진정으로 이해해야 한다. 인공지능의 기본 원리는 인공지능에 근본적인 변화를 가져올 수 있습니다.

인공지능이 인간의 수준에 도달했는지 진정으로 측정하려면 어떤 근거를 사용할 수 있을까요? 튜링 테스트(Turing test)란 사람이 기계와 대화하지만 상대방이 사람인지 기계인지 알 수 없다는 뜻이다. 대화 내내 하루를 보내도 전혀 느껴지지 않는다면 로봇이 인간 수준에 이르렀다는 뜻이다. 튜링은 훌륭한 컴퓨터 과학자였지만 나는 이런 판단 방식에 동의하지 않습니다. 인간의 많은 감정은 이성적인 감정이 아닙니다. 이성적인 기계가 비합리적인 인간의 뇌로부터 배우는 것은 쉽지 않을 수 있습니다.

그래서 새로운 판단 방식을 제안하고 싶습니다. 지능형 로봇은 언제쯤 인간을 능가하는 지능을 갖게 될까요? 인간의 가장 큰 장점은 과학적 발견을 할 수 있다는 점이라고 생각합니다. 언젠가는 로봇이 정말로 과학적 발견을 할 수 있고, 언젠가는 기계가 인간을 능가할 것입니다.

최근 미국과학원저널에 인공지능에 대한 글을 썼는데, 거기에는 상대성 이론, 양자역학 등 인류의 가장 위대한 과학적 발견이 언급되어 있습니다. ., 화학에서 가장 큰 발견은 원소 주기율표의 발견이었습니다. 지능형 기계가 아무런 안내 없이 자동으로 원소 주기율표를 발견할 수 있습니까? 인간이 신약을 발견하는 데 도움이 될 수 있습니까? 기계 학습을 사용하여 새로운 물질을 발견할 수 있습니까? 인공지능의 수준을 판단하는 기준이다.

블록체인과 인공지능의 상호 공존과 발전을 실현하기 위해서는 가장 가치 있는 존재가 될 것이다

오늘날에는 개인이 수많은 데이터를 생성하게 되고, 자신의 유전자 데이터, 의료 데이터, 교육 데이터, 행동 데이터 등은 특히 인공지능 개발에 필요합니다. 많은 데이터가 중앙 기관에 보관되어 있어 진정한 탈중앙화를 이루지 못했습니다. 블록체인의 출현은 분산형 데이터 시장을 창출할 수 있습니다.

'우리는 수학을 믿는다'라는 한 문장으로 블록체인의 전체 개념을 설명합니다. 이 개념은 수학을 기반으로 합니다. 블록체인 전체와 정보기술 분야 전체에서 가장 기본적인 것은 데이터 시장에서 개인의 프라이버시를 보호하고 합리적인 통계 계산을 할 수 있는 기초 수학이다. 예를 들어, 영지식 증명이라는 아주 마법 같은 계산 방법이 있는데, 이는 내 데이터가 매우 가치 있다는 것을 증명할 수 있지만 진정한 개인 데이터가 어디에 있는지는 알려주지 않습니다.

블록체인을 통해 데이터 시장은 사회를 더욱 공평하게 만들 수 있습니다. 현대 사회의 가장 큰 불의는 사람들이 일부 소수자를 차별하는 경향이 있다는 것입니다. 하지만 머신러닝 과정에서 가장 필요한 것은 소수가 소유한 데이터다. 오늘날 머신러닝의 정확도가 90%에 도달하고, 90%에서 99%로 증가한다면, 필요한 것은 학습된 데이터가 아니라 이전과 다른 데이터이다. 기계 학습에 가장 가치 있는 것은 소량의 데이터인 경우가 많습니다.

우리의 데이터가 블록체인을 기반으로 구축되고, 이러한 놀라운 수학적 알고리즘이 결합되면 건강한 데이터 시장을 가질 수 있을 것입니다. 이 세상에서 블록체인과 인공지능이 상호 공존의 개념을 이룬다면 가장 가치 있는 것이 될 것입니다.

블록체인 전체에 있어서 대중의 이해는 가장 근본적인 제1원리의 이해가 아닙니다. 가장 기본적인 물리학 원리에 따르면, 상호의식에 도달한다는 것은 모두가 같은 "원장"에 동의하는 것과 같습니다. 이는 물리학에서 자석이 원래 지저분하지만 강자성 상태에서는 같은 방향을 가리키는 것과 같습니다. 같은.

궁극의 의식을 달성하는 것은 자연계에도 존재합니다. 이러한 현상을 엔트로피 감소라고 합니다. 궁극적인 의식을 달성하기 위해 모든 사람이 같은 방향으로 움직이면 이 상태의 엔트로피는 혼돈의 엔트로피보다 훨씬 작습니다. 엔트로피는 항상 증가하기 때문에 이러한 궁극적인 의식을 달성하는 것은 매우 어렵습니다.

블록체인에서 합의 시스템을 달성하기 위해서는 에너지 소비가 필요한 알고리즘이 사용됩니다. 이게 터무니없게 들리는데 왜 그 계정이 에너지를 소비하는지, 물리학의 두 번째 정리에 따르면 이는 매우 합리적인 일입니다. 왜냐하면 의식에 도달하는 것 자체는 엔트로피가 감소하지만 전 세계의 엔트로피는 증가하는 것이 확실하기 때문입니다. 궁극적인 의식을 달성하는 동안 다른 엔트로피는 제거되어야 합니다. 이러한 비중앙화 메커니즘은 자석이 혼란스러운 상태에서 질서 있는 강자성 상태로 변화하는 자연계와 매우 유사하며, 이는 에너지를 소비하고 대가를 치르는 불가피한 추세이기도 합니다.

그래서 이상적인 정보 세상에서는 미래에는 모든 사람이 자신의 데이터를 모두 갖게 되고 완전히 분산된 방식으로 저장되므로 해커가 모든 사람의 데이터를 해킹할 수 없게 됩니다. 그런 다음 블록체인에서 일부 암호화된 알고리즘을 사용하면 개인 정보 보호를 진정으로 보호하고 올바른 계산을 수행할 수 있으며 Facebook에서 많은 개인 데이터를 도난당하는 것과 같은 일이 발생하지 않을 것입니다.

오늘날 우리가 해결해야 할 양자컴퓨팅, 인공지능, 블록체인 기술 문제는 모두 인류의 문제이며, 중국 과학자들은 응용과학과 기술 분야에서도 좋은 성과를 거두게 될 것입니다. 또한 위에서 소개한 물리적, 수학적 원리와 같은 진정으로 독창적인 기본 과학적 혁신이 있어야 합니다. 비록 이러한 것들이 엔트로피 증가, 양전자 및 음전자의 원리와 같이 상대적으로 추상적으로 들리지만 말입니다. 세상의 경이로움은 기초과학이 전체 정보기술 산업에 폭넓고 새로운 발전 전망을 제공할 수 있다는 사실에 있습니다.