谷歌量子計(jì)算改進(jìn)圖像分類，微美全息5G核心算法助力AI視覺發(fā)展

時(shí)間：2022-05-14 20:39:01 | 來源：網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷

時(shí)間：2022-05-14 20:39:01 來源：網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷

在一個(gè)新的教程中,谷歌的研究人員演示了如何使用量子計(jì)算技術(shù)對(duì)由單個(gè)光子照射的28像素乘28像素的圖像進(jìn)行分類。通過改變光子的量子態(tài),他們表明他們能夠在流行的手寫數(shù)字MNIST語(yǔ)庫(kù)上實(shí)現(xiàn)至少41.27%的精度比傳統(tǒng)計(jì)算方法提高了21.27%。

谷歌已經(jīng)證明了量子計(jì)算也能解決傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)中的圖像分類問題,而且隨著技術(shù)發(fā)展,量子計(jì)算機(jī)將在在學(xué)習(xí)能力上超越經(jīng)典的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

另外量子計(jì)算還能解決經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)中一些棘手問題,比如預(yù)防出現(xiàn)模型訓(xùn)練中的梯度消失問題。

工作研究人員說,這是為了說明量子力學(xué)教科書可以揭示人工智能問題,認(rèn)為最大的可實(shí)現(xiàn)的分類精度,如果一個(gè)算法必須做出決定后發(fā)現(xiàn)第一個(gè)量子的光(即光子)通過液晶屏幕顯示一個(gè)圖像從一個(gè)數(shù)據(jù)集。MNIST,最經(jīng)典的計(jì)算可以完成的是檢測(cè)一個(gè)落在圖像像素上的光子,然后通過將每張圖像的亮度重調(diào)到一個(gè)單位和來從光強(qiáng)分布中猜測(cè)數(shù)字。

MNIST 對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)研究者來說再熟悉不過了,它是一個(gè)由 Yann Lecun 等人創(chuàng)建的手寫數(shù)字圖像數(shù)據(jù)集,包含訓(xùn)練集和測(cè)試集,訓(xùn)練集包含 60000 個(gè)樣本,測(cè)試集包含 10000 個(gè)樣本(在 2019 年又增加了 50000 個(gè)測(cè)試集樣本)。

研究人員的量子力學(xué)方法使用分光器、移相器和其他光學(xué)元件來創(chuàng)建一個(gè)類似全息圖的推理模式。光子降落的推理模式區(qū)域可以用于圖像分類,說明沒有必要同時(shí)照亮多個(gè)光子以產(chǎn)生干擾。

研究人員寫道:從概念上講,利用干擾來提高量子實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生所尋求結(jié)果的可能性,是所有量子計(jì)算的基本理念。除了為量子和機(jī)器學(xué)習(xí)專家提供一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的玩具問題之外,這個(gè)簡(jiǎn)單量子/簡(jiǎn)單機(jī)器學(xué)習(xí)角也可能對(duì)在一個(gè)更容易理解的設(shè)置中教授測(cè)量過程的物理很有興趣。

有人預(yù)測(cè),量子計(jì)算將在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。例如,去年3月,IBM、MIT和牛津大學(xué)的研究人員在《自然》雜志上發(fā)表了一篇論文,聲稱隨著量子計(jì)算機(jī)變得更加強(qiáng)大,它們將能夠進(jìn)行特征映射。在高度復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上,將數(shù)據(jù)分解成非冗余的特性,這是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法做到的。然后,研究人員將能夠開發(fā)出更有效的人工智能,例如,能夠識(shí)別經(jīng)典計(jì)算機(jī)看不到的數(shù)據(jù)模式。

機(jī)器學(xué)習(xí)和量子計(jì)算這兩項(xiàng)技術(shù)都有可能改變計(jì)算的執(zhí)行方式,以解決以前無法解決的問題,《自然》雜志論文的合著者寫道。量子算法提供的計(jì)算加速的一個(gè)核心要素是通過可控的糾纏和干涉來開發(fā)指數(shù)級(jí)大的量子狀態(tài)空間。

在現(xiàn)代科技中,量子力學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)都發(fā)揮著重要作用,量子計(jì)算的 AI 應(yīng)用這一新興領(lǐng)域很有可能幫助許多學(xué)科實(shí)現(xiàn)重大突破。然而,目前大多數(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)從業(yè)者對(duì)量子力學(xué)還沒有透徹的了解,多數(shù)量子物理學(xué)家對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的理解也非常有限。因此,找到一些二者都能理解的問題非常重要,這些問題既要包含簡(jiǎn)單且被廣泛理解的機(jī)器學(xué)習(xí)思想,也要包含類似的量子力學(xué)思想。