量子计算、人工智能与区块链

　　很多比较有意思的科学发现都跟哲学观念的改变有所关联，最根深蒂固的哲学观念就在中华民族的古老哲学上，好像世界从来都是正负对立的世界观，有正数必有负数，有阴必有阳，有善必有恶。

　　这种对立的世界观在基本粒子的物理世界里面也有一种呈现。曾经有一位非常伟大的理论物理学家狄拉克，他把爱因斯坦的狭义相对论和量子力学统一起来，在统一的过程中要做一个非常简单的数学运算，就是开一个根号。

　　在开根号的时候始终会出现正负两个解，一般人可能只关心正解，不关心负解。但是狄拉克却很聪明，他把负解解释成所有的粒子必然有反粒子。这些本来是负能的解，大家觉得非常奇怪，为什么粒子可能有负能，他就把负能解释为所有的基本粒子有粒子必然有反粒子。

　　从根本上改变量子计算

　　不过，这与IT峰会有什么关系？IT峰会最关心的是计算机，计算机已经分成有经典计算机和量子计算机两类。有些问题经典计算机就很容易解决，比如把两个大的数乘起来，经典计算机可以算得很快。

　　但是一个数看能不能拆成另外两个数的乘积，比如15可以写成3乘以5，这个数比较小的话你自己也可以算出来，但一个很大的数，经典的计算机要算到底是不是两个数的乘积需要花很长的时间，因为它用的算法是穷举法，就是把所有可能被除的数一个个除过来，最后才能确认这到底是不是两个数的乘积，经典计算机算起来非常慢。

　　今天人工智能要做的事情是，整个人类所有计算的事情最终能转化为优化的问题，这拥有很多的可能性，我们需要找到最佳的可能性，经典计算机只能用穷举法，最后才算出一个答案。但是量子世界是非常神奇的世界，它是平行的世界。

　　量子世界有一种本真的平行在里面，一个基本粒子在某一个瞬间同时穿过了两个孔，只有这种行为才能解释在后面形成的干扰条纹。假定要么是左、要么是右的话，看起来的图像就不是这个显示的图像。

　　如果用量子世界来做计算的话就能够实现秒算，把所有的可能性一下子算出来。

　　但是要真正制造出这个量子计算机还是非常困难的。比如最基本的单位，经典计算机最基本的单位是比特，就是信息要不是0就是1，用0、1就能够表达所有的信息，这是经典计算机的概念。但是在量子世界里面，一个粒子同时穿过左孔，又穿过右孔，处在某一种叠加的状态。一个量子比特不清楚是0还是1，它是处在0和1叠加的状态里面。

　　最近全球知名公司都特别关注量子计算机，谷歌、微软、IBM、英特尔都参与投资，但是根本上不能解决这个问题，一个量子比特是非常不稳定的。如果哪天告诉我们做了50量子比特，但是关键的问题是有用的比特是多少，如果只有一个有用的比特，往往在这种量子计算的框架下需要10个、20个甚至40个、50个纠错的比特来为它服务，使得量子计算很难真正实现。

　　不过，天使粒子的发现根本改变了这种情况，这是量变到质变的过程，并不是把量子比特做得越多越好，量子比特本身自带纠错的能力，通常一个量子比特能够拆分成两个天使粒子。

　　我刚才一直在讲基本的概念，通常的粒子有两面，天使粒子只有一面，所以天使粒子通常只相当于一个粒子的一半。所以通常一个量子比特就可以用两个天使粒子来储存。一旦用两个粒子储存，它们在遥远的地方，就相互是有纠缠的。

　　但是在经典世界里面的噪音，它们相互之间是没有纠缠的，这样的话就无法用噪声来破坏由天使粒子所储存的量子，所以这是革命性改变。

　　人工智能发展仍处于早期

　　接下来跟大家分享一下人工智能，人工智能也是一个基本概念，20世纪60年代就已经提出来。之所以今天人工智能能够有突飞猛进的发展，主要是三个大潮流的汇总。

　　根据摩尔定律的迭代，每过18个月能够翻倍，如果用量子计算的话，不只是按摩尔定律18个月翻倍，而是完全从量变到质变的。

　　另外互联网和物联网的出现，产生了大量数据，大数据又能够帮助机器真正学习，再好的算法、再强大的计算机如果没有数据的话都不能达成最佳的人工智能。不过，虽然大家看到它在突飞猛进地改变，但是我觉得还是处在发展的早期，它今后的前景还非常广阔。为什么这么讲呢？做一个简单类比，比如我们曾经看到鸟飞，人也非常想飞，但是早期学习飞行只是简单的仿生，我们在自己的手臂上绑上翅膀。

　　这是简单的仿生，真正达到飞行的境界是由于我们理解了飞行的第一性原理就是空气动力学，有了数学原理和数学方程之后就可以人为设计最佳的飞行，就是现在的飞机飞得又高又快又好，但是并不像鸟，这是非常核心的一点。

　　可能现在人工智能是在简单地模仿人的神经元，但是我们更应该思考的，在这里面有一个基础科学重大突破的机会，就是我们真正去理解智慧和智能的基本原理，基本的数学原理，这样才能够真正使人工智能有突飞猛进的变化。

　　另外大家经常问的是到底用什么样的依据能够真正衡量人工智能是否达到人的标准。大家可能听说过图灵测试，图灵测试是说人跟机器对话，但是我们不知道在背面到底是人还是机器。整个对话的过程中，你如果花了一天的时间根本感觉不出来，那就是说机器人好像已经达到人的水平。

　　对此，我不太赞同。人也是进化的过程，人的很多情感并不是理性的情感，要让一个理性的机器学一个非理性的人的大脑可能并不是那么容易，比如你故意激怒机器人，说不定它也不怎么会理你。

　　所以我想提出一个新的判断，来判断机器如何真正超越人的智力？人最伟大的一点就是我们能够做科学的发现，最好的依据就是哪一天机器人真能够做科学的发现，人更好地知道科学发现，那一天机器就超过人了。

　　我们的信念建筑在数学上

　　我最后一个题目是区块链。人工智能在突飞猛进地发展，但是人工智能最缺少的是数据，恰恰今天数据是处在完全中心垄断的状态里面，不能帮助机器合理地学习。

　　大家听说在一个星期之前Facebook上很多人的数据被盗一样，至少在没有被允许下就用。在今天的世界个人会产生出很多数据，个人的基因数据、医疗数据、教育数据、行为数据等。

　　但是这些数据都是掌握在中心机构里面，没有达到真正的去中心化。区块链的产生就是能够产生一个数据市场。

　　所以我的理想世界是，未来每个人拥有自己所有的数据，这是完全去中心化的储存，这样黑客也不可能黑每个人的数据。

　　然后用一些加密的算法在区块链上真正能够达到既保护个人的隐私、又能够做出良好的计算的目的。

　　所以我把今后区块链的整个理念用一句话来描写，叫“In Math we trust”，我们的信念建筑在数学上。比如有一种非常神奇的计算方法叫零知识证明，它能够向你证明我的数据是非常有价值的，但是又不告诉你真正隐私的数据在哪里。

　　我今天报告的题目有一个核心的理念，就是要使得IT真正能够发展，既需要物理学，又需要数学。有了区块链之后，由于数据市场的产生，我们才真正能够使得社会变更加公平。

　　（本文根据张首晟在“2018中国（深圳）IT领袖峰会”的演讲整理而成，未经本人确认。）

　　斯坦福大学终身教授 张首晟

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