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[转载]IBM研究主管:谷歌的“量子优势”是宏伟的时刻
quantumchina 2019-9-24 14:40
IBM研究主管:谷歌的“量子优势”是宏伟的时刻,但不算是计算领域一个开创性时刻。 IBM研究主管吉尔说:“这项研究只是一个实验室实验,基本上,几乎可以肯定地说,它完全是为了实现一个非常具体的量子采样程序,没有实际应用。” 图注:谷歌声称其量子芯片在3分20秒内完成了一次计算,而这一次计算让世界上最强大的超级计算机来完成则需要1万年的时间 腾讯科技讯 谷歌近日宣称自己实现“量子优势”(quantum supremacy,也称“量子霸权”)后有多种评论,这究竟是一个重大的科学突破,代表着计算机的第二个时代的曙光?还是仅是一项几乎没有实际应用的引人注目的研究。据外媒报道,对于前一种说法,IBM研究主管接受采访时称其“浮夸”。 谷歌的研究人员表示,他们已经建造了第一台量子计算机,该量子计算机的计算能力,即使按照传统或经典路线建造的最强大的机器,已无法与其匹敌。这么看的话,人们期待已久的“量子优势”的壮举像是已经实现。 但并不是所有人都认为这是计算机科学的转折点。IBM研究主管达里奥·吉尔(Dario Gil)表示,谷歌的说法“站不住脚,它完全错了”。IBM是这场量子计算竞赛的参与竞争者之一。 在赞扬谷歌的一些技术进步的同时,吉尔驳斥了“这是计算领域一个开创性时刻”的说法,但他认为这应该被称为一个宏伟的时刻。 吉尔说:“这项研究只是一个实验室实验,基本上,几乎可以肯定地说,它完全是为了实现一个非常具体的量子采样程序,没有实际应用。” 然而,在该领域工作的其他人更愿意支持谷歌的说法。IBM前高管、量子计算初创企业负责人查德·里格蒂(Chad Rigetti)说,这项研究意义深远。“对于这个行业来说,达到这个里程碑是非常重要的。这对人类和科学来说都是一个重大时刻。” 谷歌在一篇题为《使用可编程超导处理程式的量子优势》(Quantum supremacy using a programmable superconducting processor)的研究论文中宣布了它的突破。英国一家媒体首先报道了这一消息,上周该消息被短暂发布在美国宇航局的一个网站上,随后被删除。而谷歌公司尚未表示何时将论文进行正式出版。 数字计算机中的比特不是1,就是0,与此不同的是,量子比特之下,两者可以是同时存在的。再加上另一种被称为纠缠的量子现象,量子比特可以通过纠缠影响其他甚至没有连接的量子,这为系统处理更复杂的大量问题开辟了道路。 计算机界的部分争议在于“量子优势”一词。这个词由理论物理学家约翰·普莱斯基尔(John Preskill)于2012年创造,指的是利用新技术构建的系统能够解决某个问题的时刻,而这“某个问题”是指即使是最强大的超级计算机也无法处理的问题。 这个术语意味着,从现在开始,量子计算机将占据优势,而几乎可以肯定的是,谷歌的说法已经引发了争议。 据一位熟悉该公司的知情人士透露,谷歌的研究人员担心,声称“量子优势”会让他们显得傲慢。他们考虑过为自己的成就创造一个不同的解释短语。 谷歌的优势地位是基于一个在规模或范围上有限的技术测试,即创建一个能够证明随机数生成器生成的数字是真正随机的数字的系统。该公司为此设计的量子芯片代号为Sycamore,在3分20秒内就完成了计算。研究人员估计,世界上最强大的超级计算机需要1万年才能达到同样的结果。 看到这项研究的里格蒂等专家表示,在这个有限的演示背后,是一系列将具有更广泛应用的技术突破,这为全面量子计算指明了道路。 由于难以控制量子比特,今天所有的基本量子系统都受到了影响。它们的量子态只维持了不到一秒钟的时间,在构建有用的系统时,纠正这些系统中的错误是最大的问题。然而,谷歌研究人员声称,他们已经做了足够的工作,产生了显著的结果。 根据南加州大学工程学教授丹尼尔·雷达(Daniel Lidar)的说法,真正的突破是大大降低了量子位相互干扰的程度,即一个叫做“串扰”(crosstalk)的问题。这使得研究人员能够在他们的系统中达到0.1%的保真度。丹尼尔说,尽管看起来很低,但相对于其他团队的成果,这仍然代表着非常低的错误率。 丹尼尔补充称,谷歌还能够展示,其系统中的误差是清楚的并且彼此不相关,而这也意味着它所使用的纠错技术总有一天会适用于更复杂的系统。 “他们已经展示了一条可扩展量子计算的道路,”丹尼尔说道。“一旦你有了一台完全纠正了错误的量子计算机,你将前途无量。” 然而,IBM的吉尔表示,谷歌该“系统”是一种专门用来处理单个问题的硬件,它远不是一台真正可编程的通用计算机。“执行这个任意的程序是一件非常具体的事情,”吉尔说道。 吉尔补充说,这意味着谷歌的优势证明并不是全面量子计算之旅的开始。吉尔认为IBM自己在这一领域的工作是与众不同的。 虽然谷歌的研究仅限于科学实验室,但IBM一直在与许多公司合作,试图为这项技术开发第一批应用程序。IBM一直在使用量子系统,而这些系统的设计初衷并不是为了显示其至高无上的地位,而是试实现“量子优势”,也就是说,实现量子优势时,该技术也就具有了实际用途时,将使其在处理某些问题上优先于经典系统。 不过,丹尼尔表示,即使谷歌的系统还不能完全控制,它也是可编程的。马特·奥奇科(Matt Ocko)是一位风险资本投资者,他支持过许多与量子相关的初创企业,将其与数学家查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)在19世纪早期设计的分析机(analytical engine)进行比较。虽然理论上一个通用的系统可以执行不同的任务,但是引擎的硬件必须被设置来执行特定的计算。 找到为系统编程的方法只是摆在面前的任务之一,这意味着量子计算的实际应用还需要数年时间。但旧金山Data Collective公司的合伙人奥奇科表示,对投资该领域的人来说,谷歌的演示仍然是一个重要的检验。 虽然IBM希望在十年内将量子计算引入主流商业应用,但谷歌已经把目光放得更高了。谷歌希望在解决远远超出当今计算机的问题上取得飞跃,比如蛋白质折叠模型或设计新材料。举个更具体的例子,比如设计出新材料以为更高效的太阳能发电系统提供动力。 对于世界上现有的超级计算机来说,在争夺最强大计算系统的竞赛中,他们并不会因此暗淡而走向终点。丹尼尔等专家提醒道,为这些经典机器编程的新技术,可能使它们能够达到谷歌的水平。但目前至少谷歌站在计算机世界的顶端,没有受到挑战。(腾讯科技审校/羽佳) 原文来源: https://tech.qq.com/a/20190923/009860.htm
个人分类: 量子计算|1582 次阅读|0 个评论
[转载]IBM将推出53量子比特的可“商用”量子计算机
quantumchina 2019-9-19 14:19
新华社华盛顿9月18日电(记者周舟) 美国国际商用机器公司(IBM)18日宣布,将在下月推出53量子比特的可“商用”量子计算机,向外部用户开放使用。IBM说,这是该公司迄今开发的最强大的量子计算系统。 新的量子计算系统安装在IBM位于纽约州新的量子计算中心。目前该中心拥有5个20量子比特的系统、1个14量子比特的系统和4个5量子比特的系统。下月该中心将扩充到14个量子计算系统,其中包括这个新的53量子比特计算机。 IBM研究院院长达里奥·吉尔说,新的量子计算系统可以让用户运行“更加复杂的纠缠和连接设备”。 IBM说,该公司的系统可实现最先进的量子计算研究,95%的计算能力向用户开放。该公司称,其量子计算系统的用户包括美国摩根大通银行、日本三菱化学等。 该公司今年1月曾在美国拉斯维加斯消费电子展上展示了可操纵20个量子比特的“IBM Q系统1”。虽然其量子比特的数量不及业界此前发布的一些设备,但它具有表现稳定、结构紧凑等特性,实用性大为增强,被IBM称为可“商用”的量子计算机。 今年3月,IBM提出一个专门表示量子计算机性能的新指标——“量子体积”,其影响因素包括量子比特数、测量误差、设备交叉通信及设备连接、电路软件编译效率等。量子体积越大,量子计算机性能就越强大,能解决的实际问题就越多。 据介绍,年初发布的“IBM Q系统1”的量子体积达到16,当时实现了“迄今最高的量子体积”。该公司尚未公布53量子比特系统的量子体积,但表示其量子计算设备的量子体积每年翻一番,其增长规律与摩尔定律类似。 量子计算机成为近年来各国竞相发展的热点。与传统计算机相比,量子计算机利用量子态的叠加等性质,可以实现计算能力的飞跃。但目前尚无机构开发出可通用于各种任务的量子计算机,已有的一些设备都只能专用于某种任务。(完) 来源链接: http://baijiahao.baidu.com/s?id=1645078680437373777wfr=spiderfor=pc
个人分类: 量子计算|1320 次阅读|0 个评论
[转载]IBM:五年内量子计算将走近大众和课堂
quantumchina 2018-3-20 12:59
  5年之内,量子计算的影响范围将超出研究实验室。量子计算这种新的计算方法不再局限于科学界,而是被新的专业人员和开发人员广泛使用,用来解决曾被视为无解的问题。   量子将成为大学的一门常见课程,甚至还会出现在一些高中的课堂上。学生可以通过计算机科学、化学以及商业课程了解这项技术,并在毕业之后从事与量子计算相关的工作。量子计算将被融入到各种课程中,并且成为参与全球科学和工程项目的必备条件。如果没有接受量子相关的教育,学生将无法毕业。全球每所大学都将开设量子计算的课程,并通过在云端的量子计算机上运行的真实试验来培训学生。   业内将出现新的开发人员群体。计算机科学课程的“编码”概念中将有一个量子专题。人们将同时学习量子算法与信息理论中的经典算法。   未来5年,随着大众对量子计算相关知识的逐步了解,量子计算将进入商用时代的初期。在这个阶段,量子计算技术及其早期应用案例将快速发展。早期案例可能会利用量子计算来准确地模拟越来越大的分子和化学反应,帮助我们加快研究速度,开发出未来的新材料,更多个性化的药物,或者发现更高效和可持续的能源。   IBM 研究人员最近在量子化学领域取得重大进展,使用量子计算机成功模拟了氢化铍 (BeH2) 中的原子键合;这是通过量子计算机模拟出来的最复杂的分子。未来,量子计算机将继续解决更为复杂的问题,最终赶上并超越我们在只使用传统计算机时实现的成就。   5年之内,业界将发掘出量子计算机(与传统计算机一同使用)的用武之地,用它来帮助我们解决特定的问题。最先尝试的一批企业无疑将在量子计算时代获得明显的竞争优势。   未来,量子计算机将不再神秘。随着我们对量子计算的理解不断深入,以及这一技术逐步渗透各个行业和教育机构,大众将迎来新的时代。有关量子计算的概念和词汇表将不再含糊不清,继而成为主流语言的一部分。围绕量子计算的对话将变得很常见。每个人都会知道一个量子位是什么 - 或者很熟悉这一概念。 来源链接: http://tech.sina.com.cn/d/2018-03-19/doc-ifyskeuc4155847.shtml
个人分类: 量子计算|1534 次阅读|0 个评论
[转载]IBM将如何引领量子计算
quantumchina 2018-1-30 11:33
IBMRobertSutor团队正在整合并挖掘前沿科学技术潜力,为客户提供人工智能领域最先进的解决方案,如机器学习、深度学习、文本和图像分析、统计、预测分析和优化。而引领量子计算和区块链技术的老牌科技巨头将会展开怎样的新蓝图,1月29日EmTechChina峰会上RobertSutor为您展开演讲,以下是整理演讲原文: 量子计算是一个非常奇妙的东西。它的特性决定你没有办法一下子就明白它是什么东西,而是需要逐步地去理解的,而当你理解了一部分后又会有无法理解的东西出现。 量子计算机的概念已经有几十年的历史了,但是我们现在究竟能实现到什么样的程度?我过去几年一直在负责IBM的研究,我们做的事情就是要让人意识到量子计算机和其他计算机不同的地方。接下来我也会给大家展示,到底这一先进技术处在什么状态,有什么特征。 我先要澄清一下,许多人误把量子计算机和量子通信弄混了,这两件事完全不一样,我今天所要谈的是量子计算机,是一种硬件,用于做计算。 这是一个量子计算机在IBM研究室中的样子,环境温度是比较低的,它基于的是超导技术,基本上是0.015开尔文。0开尔文意味着没有热运动。外太空的环境应该是2—3开尔文,即使这个温度对计算来说依然太高。 我们在外部也设置了一个平台,通过平台可以体验量子计算,这就是我们的IBMQISKit。大家可以今天晚上回家就直接试用一下这个官方平台,只要注册一下,我们的孩子、朋友都可以利用这个平台。这个平台上,有不同的一些功能,教育者、研究者和爱好者都可以使用。我们有很多视频在网上可以供大家参考,有非常丰富的内容,如果大家要学习量子计算的话,那不妨晚上去看一看这个视频去学习一下,我们已经把整个生态系统给大家呈现出来了。我们有超过7万名用户利用好我们平台进行量子计算。总共超过了225万次的计算,用户来自7大洲。我们的云平台能够帮助大家实现所有的计算,大家只要注册学习怎么样使用,就可以使用我们的平台了。 量子的概念来自上个世纪像爱因斯坦这些传统的物理学家最早提出了量子物理的早期理论,后来人们越来越靠近量子理论了。在上世纪八十、九十年代,科学家从传统的物理学出发,去做一些量子计算器方面的实验,一些传统的物理理论和工程理论结合了起来。 我把量子计算的发展分为三个时期,我们现在处在第二个时期,量子成熟期。我们的芯片够小了,有可能实现通用型的计算机,可以去完全一些传统计算机不能够完成的事件。现在的量子计算机可以去处理某一些特定的行业的问题,成果比传统的经典计算的处理成果更好,量子计算机可以和传统的经典计算机配合完成工作,但是传统的计算机和量子计算机还是不一样,量子计算需要通过云和Internet完成。 去年晚一点的时候,我们有一个模型,这是一个50量子位的量子计算机,这也是一个原型。 有时候大家会有一些疑虑,我们在做量子计算的时候,它的运算非常快,这并不意味着它可以完成一些传统计算,因为量子计算的方法和传统的方式不一样。 行业里有一种叫做“量子霸权”的概念,但是我不太赞同。有一些科学家,会提出一些人造的问题,这不是现实的化学、优化、金融或者是医疗领域的问题,都是些理论问题。这些科学家指出,如果你可以用量子计算机解决这种理论问题的话,就证明了我们可以超越现在的瓶颈完成此前不可能完成的任务从而超越传统经典计算机、打造出计算的新的领域。 其背后的逻辑错误在于他们没有考虑所有的可行性。去年的11月份,有数学家证明了用量子计算的方式提出的解决方案也可以用传统计算机的计算解决。所大家在提出假设的过程中要谨慎,要真正了解极限,还要去观察硬件的可行性,要真正地务实地提出一些问题。我觉得有很多标题、噱头、听上去非常漂亮,但是没有什么用,我们要防止这些噱头,保持理性和清醒,展现硬件计算机能力,这才是关键。 我们还可以思考一下量子体积,因为量子体积可以回答一个基本的问题,究竟这个计算机的速度有多快,假如我有不同的体量的计算机,哪个更快?而我们又怎样去定义所谓的计算能力?其实,你不能直接去将其与经典计算机做对比,因为你不能去对比内存、不能对比芯片,所以我们推出了一个新的概念叫量子体积。 我们的第一次应用在化学领域,解决了一个自然界问题,也在《自然》上面发表了文章。我们采用了新的技术,在量子设备上实现了一种新的量子算法,高效精确地计算出小分子的最低能态,而且我们也希望发表更多的有应用价值的文章。 之前给大家展示了实验室,现在我们想去应用这些新的技术,开发新的量子设备。图片中的是我们IBM的QISKit网络,是一个全新的实验室,也是在纽约,我们正在不断完善这个实验室。 从IBM的角度来说,我们希望这个实验室能够成为未来的量子计算机的中心,而不是数据中心。计算中心可以充分利用其计算能力去支持机器学习、分析问题等,因为量子计算的重点是计算能力。我认为这也是未来的一个趋势。 来源链接: http://info.printing.hc360.com/2018/01/301024653627.shtml IBM副总裁:量子计算面临人才短缺 http://news.sina.com.cn/o/2018-01-30/doc-ifyqyesy4137561.shtml 量子最快入门教程: http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3364677do=blogid=1084559from=space 量子机器学习入门: http://blog.sciencenet.cn/blog-3364677-1096172.html
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[转载]IBM Q构建商用通用量子计算系统
quantumchina 2017-11-19 16:08
IBM 除了建造先进的量子计算机,还致力于发展其强大的量子计算生态系统,包括开源软件工具、近期系统所需的应用,以及量子社区所需的培训与支持材料等。通过 IBM Q 体验网站,超过 60,000 名用户进行了 超过170 万次量子实验,并发表了超过 35 篇第三方研究出版物。注册用户来自全球各地的 1,500 多所大学、300 所高中及 300 家私营机构,而且许多用户已经将访问 IBM Q 体验网站作为他们的正式培训环节之一。这种开放性访问与开放性研究的方式,对于加速量子计算学习与实施而言非常关键。 链接: IBM Q http://www.research.ibm.com/ibm-q/ 普林斯顿大学电气工程教授 Andrew Houck 表示,“IBM Q 体验网站和 QISKit 已成为我的量子计算课堂教学的一部分,对我而言,它们非常重要。就在几年前,量子计算课程主要教授理论,学生们也很感兴趣,但总感觉所描述的内容离我们很遥远。借助 IBM 提供的丰富资源,我可以让我的学生在课后练习中,在真实的量子计算机上运行实际的量子算法!这种方式让他们明白,量子计算是一种真实的技术,而不是空想。曾经看似遥不可及的事情,现在,学生们在大学宿舍里就可以体验到。量子计算课程的注册目前非常火爆,各个学科的优秀学生都对这门课程很感兴趣。” 链接:QISKit www.qiskit.org 为了增强由量子研究人员和应用开发人员组成的生态系统,IBM 在今年年初推出了 QISKit 项目,这是一个开源软件开发人员套件,可在量子计算机的编程和运行中使用。IBM Q 的科学家已经对 QISKit 进行了扩展。现在,用户可以构建量子计算程序,并在 IBM 的某个真实量子处理器或线上量子模拟器上运行这些程序。近期,IBM 进一步增强了 QISKit 的功能,具体包括:增加了一些有助于研究量子系统状态的新功能和可视化工具;将 QISKit 与 IBM Data Science Experience(一种可将预期实验映射到可用硬件上的编译器)集成在一起;提供量子应用的工作示例。 链接: Quantum Experience https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience QC Ware 首席执行官 Matt Johnson 表示,“能够在 IBM 的量子硬件上进行工作,并通过 QISKit 等开源平台进行访问,这非常关键,有助于我们了解哪些算法及真实的用例可以在近期处理器上运行。模拟器目前无法捕获实际量子硬件平台之间的细微差别,而且就概念验证而言,最好的方式就是从实际的量子处理器上获得结果。” 量子计算的愿景是:解决远远超出传统计算机实际应用范畴的特定问题,比如化学模拟、优化类型等问题。在《自然》杂志近期发表的一篇论文中,IBM Q 系统的团队开创了一种基于量子硬件的新的化学问题解决方法,通过这种方法,将有望在未来改变新药物与新材料的发现方式。在 QISKit 教程中,我们提供了一个 Jupyter 笔记本,用户可通过该笔记本中的描述,重复实现该论文中所描述的量子化学突破的相关实验。此外,我们还提供了其他一些类似的教程,其中详细介绍了如何在 IBM 的量子硬件上解决 MaxCut 和 Traveling Salesman 等优化问题。 来源:IBM中国 网站
个人分类: 量子计算|1363 次阅读|0 个评论
Nat.:科学家在地球上观察到重力异常
热度 1 zhpd55 2017-7-23 17:09
Nat.: 科学家 在地球上 观察 到 重力异常 诸平 据物理学家组织网( Phys.org ) 2017 年 7 月 21 日 转载来自美国 国际商用机器公司 ( IBM )的消息,科学家在地球上观察到重力异常现象,有关研究结果于 2017 年 7 月 19 日已经在《 自然 》( Nature )杂志网站发表 —— Johannes Gooth , Anna C. Niemann , Tobias Meng , Adolfo G. Grushin , Karl Landsteiner , Bernd Gotsmann , Fabian Menges , Marcus Schmidt , Chandra Shekhar , Vicky Süß , Ruben Hühne , Bernd Rellinghaus , Claudia Felser , Binghai Yan , Kornelius Nielsch . Experimental signatures of the mixed axial–gravitational anomaly in the Weyl semimetal NbP . Nature , 2017 , 547 : 324–327 . DOI: 10.1038/nature23005 . 图 1 就是 IBM 研究院( IBM Research )提供的 UAM/CSIC 理论物理研究所( Instituto de Fisica Teorica )的 弦理论 教授卡尔 · 兰德斯泰纳博士( Prof. Dr. Karl Landsteiner )、同时也是上述《自然》杂志论文的合作者为了解释重力异常所勾画的图示。 Fig.1 Prof. Dr. Karl Landsteiner, a string theorist at the Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC and co-author of the paper made this graphic to explain the gravitational anomaly. Credit: IBM Research 参加此项研究的科学家包括来自德国汉堡大学( Universität Hamburg )纳米结构与固态物理研究所、瑞士苏黎世 IBM 研究院( IBM Research -Zurich )、德国金属材料研究院德累斯顿 的 莱布尼兹固态和材料研究所( Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden, Institute for Metallic Materials )、德国 德累斯顿 工业 大学 ( Technical University Dresden )理论物理研究所、美国加利福尼亚大学( University of California )物理系、西班牙 马德里自治大学 ( Universidad Autónoma de Madrid )理论物理研究所( Instituto de Física Teórica UAM/CSIC )、德国马克斯 · 普朗克固态化学物理研究所( Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids ) 以及 以色列 魏茨曼科学研究学院 ( Weizmann Institute of Science ) 凝聚态物理系 的研究人员 。 现代物理学 特别是 量子物理学 , 已经 使 我们习惯 于现实的 奇怪的和违反直觉的概念 , 量子物理学以离开物理对象 的 奇怪叠加态 而著名 。例如 , 薛定谔猫 ( Schrödinger's cat ) , 他发现自己无法判断 其 是死是活。然而有时量子力学 是 更果断的 、 甚至是破坏性的。 对于 物理学家 来说, 对称性 就 是圣杯。对称意味着一个人可以某种方式改变一个对象 并 让 其 不变的。例如 , 一个圆形的球可以被任意角度旋转 , 但看起来总是相同的。物理学家说这是在旋转 操作之下是 对称 的 。一旦一个物理系统的对称性 被 识别 , 预测其 动力学 通常 是 可以 的 。 不过有时 量子 力学的 规律 破坏对称性 , 在 没有 量子力学 的世界也就是 经典系统 中对称性将会恰当 存在。 即使 物理学家 对此 看起来很奇怪 , 但 他们 将 这种 奇怪 现象 称之为 “ 异常 ( anomaly )。 对其 历史的 绝 大部分 而言 , 这些量子异常 被 局限于基本粒子物理学探索 的范畴, 巨大加速器实验室如瑞士欧洲核子研究中心的大型强子对撞机 ( Large Hadron Collider at CERN in Switzerland ) 。然而 , 现在一种新型的材料 , 即 所谓的 威尔 半金属 ( Weyl semimetals,NbP ) 新形式 , 类似于三维石墨烯 , 允许我们把对称破坏量子异常 表达成 日常工作现象 , 如电流的创建。 在 这些特殊材料 之中, 电子有效的 表现为完全相同的方式,如同在 高能加速器 中 研究的基本粒子一样。这些粒子有奇怪的属性 , 它们不能在 处于静止状态,它 们必须 在任何时候 以一 种 恒定的速度移动。 它 们也有另一个 被称为 自旋 的 特性 , 就像在 微粒上 附着 了 一个微小的磁铁 , 它 们 以 两种 状态运动 。自旋 既 可以在运动的方向 ,也可以是 相反的方向。 Fig. 2 An international team of scientists have verified a fundamental effect in a crystal that had been previously only thought to be observable in the deep universe. The experiments have verified a quantum anomaly that had been experimentally elusive before. The results are appearing in the journal Nature. Credit: Robert Strasser, Kees Scherer; collage: Michael Büker 图 2 是罗伯特 · 施特拉塞尔 ( Robert Strasser )、凯斯 ·舍雷尔( Kees Scherer )以及 迈克尔 · 巴克( Michael Büker )提供的照片。 一个国际 性的 科学家小组已经验证 了晶体中一种 基本效应 ,此 晶体先前只认为是 在 宇宙深处可观测的。实验 已经 验证 了一种之前一直在实验上 难以捉摸量子异常。 相关研究结果已经于 2017 年 7 月 19 日在《 自然 》( Nature )杂志网站发表 。 当人 们谈及右手粒子或者 左 手粒子时,这些 粒子 就是具有某种属性即 手性 的 。通常情况下 , 两个不同物种 的 粒子 , 除了 它 们的手性 差异之外其余都是相同的 , 伴随两个不同对称性而又粘附在一起情况的发生, 它们的数量分别是守恒的。然而 , 量子异常可以摧毁 它 们的和平共处 ,使手性粒子发生转变,即将 一 种 左 手性 粒子 转化 成一 种 右 手性粒子 , 或者将一种右手性粒子转化为一种左手性粒子 。 2017 年 7 月 19 日 在 《 自然 》杂志网站 发表的 研究 论文中 , 一个 由 国际 性的 物理学家 、 材料科学家和弦理论家 组成的 研究小组 , 已经 观察到这样一 种具有 最奇异的量子异常 效应的 材料 ,这种效应 迄今为止被认为只有爱因斯坦的相对论 所 描述 过 时空曲率 才会引起的 。但 此研究 团队的惊喜 就在于 他们 竟然 发现 , 在地球上的 固体物理 的 属性 之中也有其存在,很多都是 计算机行业的基础 , 从微小的晶体管到云数据中心 无不涉及 。 IBM 研究 院的 科学家 、同时也是上述 论文的主要作者约翰 尼斯 ·古奇 博士 ( Dr. Johannes Gooth ) 说 : “对于 第一次 而言 , 我们 在 实验 上已经 观察到这个地球上基本量子异常 , 对我们 更好地了解 宇宙是非常重要的。我们现在可以基于此异常 来 构建 一种新的 固态设备 , 而这种异常 以前从未被认为是在经典电子设备如晶体管 内 潜在的规避固有的一些问题。 ” 使用弦理论部分方法的新计算表明 , 这种重力异常 也与如果此材料同时受热和磁场作用 生产 的 电流 有关 。 UAM/CSIC 理论物理研究所( Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC )的弦理论家、 教授 、也是上述研究论文的合作者 卡尔 · 兰德斯泰纳博士 ( Dr. Karl Landsteiner ) 说 : “ 这是一个令人难以置信 、而又 激动人心的发现。我们可以清楚地得出结论 , 在任何物理系统 中都 可以观察到相同的对称性破坏 , 无论是发生在宇宙的开始或正在今天发生 , 恰恰就是在 地球上 。 ” IBM 的科学家预测这一发现将 会围绕 传感器 、 开关 、 热电冷却器或能量采集 等设备的开发,改进 能耗 打开新局面 , 开辟 新 方向 。 更多信息请注意浏览原文( https://export.arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1703/1703.10682.pdf )或者相关报道: Scientists observe gravitational anomaly on Earth ; New breakthrough discovery—every quantum particle travels backwards Abstract The conservation laws, such as those of charge, energy and momentum, have a central role in physics. In some special cases, classical conservation laws are broken at the quantum level by quantum fluctuations, in which case the theory is said to have quantum anomalies 1 . One of the most prominent examples is the chiral anomaly 2 , 3 , which involves massless chiral fermions. These particles have their spin, or internal angular momentum, aligned either parallel or antiparallel with their linear momentum, labelled as left and right chirality, respectively. In three spatial dimensions, the chiral anomaly is the breakdown (as a result of externally applied parallel electric and magnetic fields 4 ) of the classical conservation law that dictates that the number of massless fermions of each chirality are separately conserved. The current that measures the difference between left- and right-handed particles is called the axial current and is not conserved at the quantum level. In addition, an underlying curved space-time provides a distinct contribution to a chiral imbalance, an effect known as the mixed axial–gravitational anomaly 1 , but this anomaly has yet to be confirmed experimentally. However, the presence of a mixed gauge–gravitational anomaly has recently been tied to thermoelectrical transport in a magnetic field 5 , 6 , even in flat space-time, suggesting that such types of mixed anomaly could be experimentally probed in condensed matter systems known as Weyl semimetals 7 . Here, using a temperature gradient, we observe experimentally a positive magneto-thermoelectric conductance in the Weyl semimetal niobium phosphide (NbP) for collinear temperature gradients and magnetic fields that vanishes in the ultra-quantum limit, when only a single Landau level is occupied. This observation is consistent with the presence of a mixed axial–gravitational anomaly, providing clear evidence for a theoretical concept that has so far eluded experimental detection.
个人分类: 新观察|8066 次阅读|2 个评论
From IBM's Jeopardy robot, Apple's Siri, to new Google MT
liwei999 2016-10-9 08:57
Latest Headline News: Samsung acquires Viv, a next-gen AI assistant built by the creators of Apple's Siri . Wei: Some people are just smart, or shrewd, more than we can imagine. I am talking about Fathers of Siri, who have been so successful with their technology that they managed to sell the same type of technology twice, both at astronomical prices, and both to the giants in the mobile and IT industry. What is more amazing is, the companies they sold their tech-assets to are direct competitors. How did that happen? How nice this world is, to a really really smart technologist with sharp business in mind. What is more stunning is the fact that, Siri and the like so far are regarded more as toys than must-carry tools, intended at least for now to satisfy more curiosity than to meet the rigid demand of the market. The most surprising is that the technology behind Siri is not unreachable rocket science by nature, similar technology and a similar level of performance are starting to surface from numerous teams or companies, big or small. I am a tech guy myself, loving gadgets, always watching for new technology breakthrough. To my mind, something in the world is sheer amazing, taking us in awe, for example, the wonder of smartphones when the iPhone first came out. But some other things in the tech world do not make us admire or wonder that much, although they may have left a deep footprint in history. For example, the question answering machine made by IBM Watson Lab in winning Jeopardy. They made it into the computer history exhibition as a major AI milestone. More recently, the iPhone Siri, which Apple managed to put into hands of millions of people first time for seemingly live man-machine interaction. Beyond that accomplishment, there is no magic or miracle that surprises me. I have the feel of seeing through these tools, both the IBM answering robot type depending on big data and Apple's intelligent agent Siri depending on domain apps (plus a flavor of AI chatbot tricks). Chek: @ Wei I bet the experts in rocket technology will not be impressed that much by SpaceX either, Wei: Right, this is because we are in the same field, what appears magical to the outside world can hardly win an insider's heart, who might think that given a chance, they could do the same trick or better. The Watson answering system can well be regarded as a milestone in engineering for massive, parallel big data processing, not striking us as an AI breakthrough. what shines in terms of engineering accomplishment is that all this happened before the big data age when all the infrastructures for indexing, storing and retrieving big data in the cloud are widely adopted. In this regard, IBM is indeed the first to run ahead of the trend, with the ability to put a farm of servers in working for the QA engine to be deployed onto massive data. But from true AI perspective, neither the Watson robot nor the Siri assistant can be compared with the more-recent launch of the new Google Translate based on neural networks. So far I have tested using this monster to help translate three Chinese blogs of mine (including this one in making), I have to say that I have been thrown away by what I see . As a seasoned NLP practitioner who started MT training 30 years ago, I am still in disbelief before this wonder of the technology showcase. Chen: wow, how so? Wei: What can I say? It has exceeded my imagination limit for all my dreams of what MT can be and should be since I entered this field many years ago. While testing, I only needed to do limited post-editing to make the following Chinese blogs of mine presentable and readable in English, a language with no kinship whatsoever with the source language Chinese. Question answering of the past and present Introduction to NLP Architecture Hong: Wei seemed frightened by his own shadow.Chen: Chen: The effect is that impressive? Wei: Yes. Before the deep neural-nerve age, I also tested and tried to use SMT for the same job, having tried both Google Translate and Baidu MT, there is just no comparison with this new launch based on technology breakthrough. If you hit their sweet spot, if your data to translate are close to the data they have trained the system on, Google Translate can save you at least 80% of the manual work. 80% of the time, it comes so smooth that there is hardly a need for post-editing. There are errors or crazy things going on less than 20% of the translated crap, but who cares? I can focus on that part and get my work done way more efficiently than before. The most important thing is, SMT before deep learning rendered a text hardly readable no matter how good a temper I have. It was unbearable to work with. Now with this breakthrough in training the model based on sentence instead of words and phrase, the translation magically sounds fairly fluent now. It is said that they are good a news genre, IT and technology articles, which they have abundant training data. The legal domain is said to be good too. Other domains, spoken language, online chats, literary works, etc., remain a challenge to them as there does not seem to have sufficient data available yet. Chen: Yes, it all depends on how large and good the bilingual corpora are. Wei: That is true. SMT stands on the shoulder of thousands of professional translators and their works. An ordinary individual's head simply has no way in digesting this much linguistic and translation knowledge to compete with a machine in efficiency and consistency, eventually in quality as well. Chen: Google's major contribution is to explore and exploit the existence of huge human knowledge, including search, anchor text is the core. Ma: I very much admire IBM's Watson, and I would not dare to think it possible to make such an answering robot back in 2007. Wei: But the underlying algorithm does not strike as a breakthrough. They were lucky in targeting the mass media Jeopardy TV show to hit the world. The Jeopardy quiz is, in essence, to push human brain's memory to its extreme, it is largely a memorization test, not a true intelligence test by nature. For memorization, a human has no way in competing with a machine, not even close. The vast majority of quiz questions are so-called factoid questions in the QA area, asking about things like who did what when and where , a very tractable task. Factoid QA depends mainly on Named Entity technology which was mature long ago, coupled with the tractable task of question parsing for identifying its asking point, and the backend support from IR, a well studied and practised area for over 2 decades now. Another benefit in this task is that most knowledge questions asked in the test involve standard answers with huge redundancy in the text archive expressed in various ways of expressions, some of which are bound to correspond to the way question is asked closely. All these factors contribute to IBM's huge success in its almost mesmerizing performance in the historical event. The bottom line is, shortly after the 1999 open domain QA was officially born with the first TREC QA track, the technology from the core engine has been researched well and verified for factoid questions given a large corpus as a knowledge source. The rest is just how to operate such a project in a big engineering platform and how to fine-tune it to adapt to the Jeopardy-style scenario for best effects in the competition. Really no magic whatsoever. Google Translated from 【泥沙龙笔记:从三星购买Siri之父的二次创业技术谈起】 , with post-editing by the author himself. 【Related】 Question answering of the past and present Introduction to NLP Architecture Newest GNMT: time to witness the miracle of Google Translate Dr Li’s NLP Blog in English
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IBM Zurich,科研的天堂
热度 29 张海霞 2016-8-5 10:49
IBM Zurich ,科研的天堂 早上起来就看到朋友圈里传来的这个重磅新闻: IBM 发明世界首个人造神经元,人工智能的底层硬件基石已完成! 这太给力了,这是一项多少人梦寐以求的突破性进展啊!下载了原文自己研读,发现是 Evangelos Eleftheriou 教授(图片中坐着的那位也是论文的通讯作者)小组的工作,不仅想起几年前受他邀请去访问 IBM Zurich 的情况,那个坐落在苏黎世郊外山上的宁静的日式庭院,几个在瑞士留学的学生跟我一起去访问的(据说是很难去访问的,审查很严,当然我们很幸运是因为被 Head 邀请,所以孩子们就有福了),一个下午的参观安排的非常饱满,当然也大大出乎我们的意料,因为这个研究所里蕴含的内容太丰富,不仅仅是令人惊艳的科研成果,还有深不可测的文化底蕴: 首先是卧虎藏龙的研究团队和严格的管理: 这里的研究严格按照团队来管理,不同项目之间在物理上(办公室、实验室等等)有严格的分割,在交流上也有严格的区分,除非每周的外来邀请报告以外,大家在研究成果发布之前是不相互通气的,主要是因为每个团队的研究成果都是前沿的大问题、重要性也都非同一般;自然在这里做研究的人员也是千挑万选,个个是精英,博士毕业后能够在这里找到一份工作真的是十分理想,也难怪这里面培养出那么多的人才,也有很多后来成了各顶尖大学的教授; 其次是梦幻一般的实验条件和充裕的经费: IBM Zurich 是我去过的唯一一个没有人谈科研经费的地方,因为他们的管理方式和项目运作方式决定了他们根本不需要去申请经费,整个研究所的经费是非常充裕的,研究人员只要为研究内容负责。他们的实验条件当然也是别处不能比拟的,为了做最不受外界干扰的实验,他们斥资数千万耗时几年建成了最安静、干净的实验室(很遗憾我没去参观,学生去了),而这个实验室就是为了给少数几个做相关项目的研究者使用,这种追求极致的精神,也造就了 IBM Zurich 频出大成果的最根本原因; 最后是出人意料的高工资和研究者的宁静心态: 我跟 Evangelos Eleftheriou 教授是在北京的一次学术会议上认识的,很凑巧宴会时他和太太跟我坐在一起,我们不知道为什么就聊起来文化,他们是在希腊长大的,那时候我正好看了《岛》这本小说,对希腊的文化和风土人情十分着迷,大家聊得非常投机,于是就有了去苏黎世的这次访问,去之前我真的没想到他是这个著名的研究所的 Head ,因为人很谦和,完全没有做如此重要的研究所领导的凌人气势和派头!去的路上一个在那里实习过的同学很诧异地问我:怎么可能认识他?这可是他们平时根本见不到的大人物!可是他依然是百忙之中带我们参观、到很晚还出来和我们一起合影留念。其实,不仅仅是 Evan ,在那里见到的很多知名研究者都是非常宁静平和的心态,刚刚在 Nature 上发了文章的一位年轻博士带着我们看他的实验成果那个兴奋劲儿,我至今都记忆尤深。 当然,最后不得不提的是他们的工资待遇,之前跟瑞士的 EPFL 、 ETH 大学教授合作对他们的高工资有所了解,可是到了 IBM Zurich 才知道什么是真的高工资,那个在那里实习过的学生说他梦寐以求加盟 IBM Zurich ,一是研究水平、实验条件,而是不可思议的高工资,那时候他实习已经可以拿到每月 8K 瑞郎(换算成人民币约 5W ),这是一个什么样的工资水平啊?!他只是一个实习的博士研究生,大家想想其他研究人员的收入吧,难怪大家都愿意在瑞士从事科研工作: 山清水秀的环境、藏龙卧虎的团队、严格有序的管理、充裕的科研经费、梦幻一般的实验条件、不可思议的高工资,让大家能够尽情地沉浸在研究发现的快乐之中,最终才会频频出现这样了不起的重大突破! IBM Zurich ,真的是科研的天堂! 重磅│IBM发明世界首个人造神经元,人工智能的底层硬件基石已完成! 2016-08-04 DeepTech 深科技 DeepTech 深科技 DeepTech 深科技 麻省理工科技评论独家合作 图片来源: IBM 编者按: 从 AlphaGo 击败李世石,宣布超级计算机攻克了围棋这一穷举法不可能征服的领域后,人工智能( AI )又成了所有人最热门的话题之一。 对于不少该领域的科学家而言,人工智能的终极目标之一就是用机器实现人脑的全部功能,而作为人脑的最小细胞单位 —— 神经元,可能会是一个最好的入手点。 美国当地时间 8 月 3 日, IBM 官方宣布了他们的最新成果 —— 首个人造神经元,可用于制造高密度、低功耗的认知学习芯片。 IBM 苏黎世研究中心制成了世界上第一个人造纳米尺度随机相变神经元。 IBM 已经构建了由 500 个该神经元组成的阵列,并让该阵列 以模拟人类大脑的工作方式进行信号处理。 该技术突破具有重要意义,因为相变神经元具有传统材料制成的神经元无法匹敌的特性 —— 其尺寸能小到纳米量级。此外,它的 信号传输速度很快,功耗很低 。更重要的是, 相变神经元是随机的 ,这意味着在相同的输入信号下,多个相变神经元的输出会有轻微的不同, 而这正是生物神经元的特性。 人造神经元论文的第一作者:托马斯 · 图玛( Tomas Tuma ) IBM 相变神经元由输入端(类似生物神经元的树突)、神经薄膜(类似生物神经元的双分子层)、信号发生器(类似生物神经元的神经细胞主体)和输出端(类似生物神经元的轴突)组成。信号发生器和输入端之间还有反馈回路以增强某些类型的输入信号。 人造神经元研发团队,图片来源: IBM 神经薄膜是整个神经元的关键。在生物神经细胞中,起神经薄膜作用的是一层液态薄膜,它的物理机理类似于电阻和电容:它阻止电流直接通过,但同时又在吸收能量。当能量吸收到一定程度,它就向外发射自己产生的信号。这信号沿着轴突传导,被其他神经元接收。然后再重复这一过程。 在 IBM 制造的神经元中,液态薄膜被一小片神经薄膜取代。神经薄膜是由 锗锑碲复合材料 (也称 GST 材料)制成的,该材料也是可重写蓝光光盘的主要功能材料。锗锑碲复合材料是一种相变材料,即它可以以两种状态存在: 晶体态和无定形态 。通过激光或电流提供能量,两种状态之间可以互相转变。在不同状态下,相变材料的物理特性截然不同: 锗锑碲复合材料在无定形态下不导电,而在晶体态下导电。 在人工神经元中,锗锑碲薄膜起初是无定形态的。随着信号的到达,薄膜逐渐变成结晶态,即逐渐变得导电。最终,电流通过薄膜,制造一个信号,并通过该神经元的输出端发射出去。在一定的时间后,锗锑碲薄膜恢复为无定形态。这个过程周而复始。 生物神经元与人造神经元对比图,图片来源: IBM 由于生物体内各种噪声的存在,生物神经元是随机的( Stochastic )。 IBM 研究人员表示,人工神经元同样表现出了随机特性,因为神经元的薄膜在每次复位后,其状态有轻微的不同,因此随后的晶态化过程略有不同。因此,科学家无法确切地知道每次人工神经元会发射什么信号。 那么人工神经元到底有何意义? 首先,人工神经元采用了成熟的材料,历经几十亿次工作而不损坏(寿命长),体积极小( 有报道说是 90 纳米,但从下图中看应该在 300 纳米左右,而论文中表示未来有望达到 14 纳米 )。因此,这是一种性能非常棒的器件。 人工神经元网络。图中的银色方块是放大后的相变神经元,该神经元网络还没有配备工业标准的输入输出接口。图片来源: IBM 其次, 人工神经元跟生物神经元的工作方式非常类似 。当大批人工神经元组成并行计算机后,它也许可以和人类一样进行决策和处理感官信息。 IBM 表示,他们的人工神经元技术和目前发展中的另外一种人工神经元器件 —— 忆阻器互为补充。 目前, IBM 制造了 10 乘 10 的神经元阵列,将 5 个小阵列组合成一个 500 神经元的大阵列,该阵列可以用类似人类大脑的工作方式进行信号处理。事实上,人工神经元已经表现出和人类神经元一样的 “ 集体编码 ” 特性。此外,它的信号处理能力已经超过了 奈奎斯特 - 香农采样定理规定的极限。 编者注:集体编码:每个神经元有 2 种状态,可以表示 1 比特信息,那么 N 个神经元就可以表示 2 N 比特信息。神经元数量足够多时,能表示的信息量将极其惊人。 IBM 研究人员计划构建包含几千个相变神经元的单一芯片,并编写能充分利用相变神经元芯片随机特性的软件。 编辑:离子心 参考: IBM 、 Nature 、 Arstechnica 论文: NatureNanotechnology, 2016. DOI: 10.1038/nnano.2016.70 (About DOIs).
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韩春雨没降温量子计算机又来了
热度 15 gaoshannankai 2016-5-10 10:22
刘洋老师 多篇文章 在科学网介绍了量子计算机的进展, 冷清的场面,与alpha狗下围棋形成鲜明对比。 IBM量子计算机开放试用 http://blog.sciencenet.cn/blog-1750-975985.html 韩春雨老师 基因组编辑的新闻 陆续也被主流媒体报道了。 IBM量子计算机开放试用在国内还是静悄悄的,估计,当前 我们国家的公民科学素质,也没有人会去用用。 再次说明了,我们国家的反智文化,和中世纪状态。 正确的,代表先进生产力的,代表历史趋势的被压制, 虚假的,坑蒙拐骗的东西在主流媒体抢占制高点。 由于本文从事交叉学科研究,对于生命和信息两个领域的新技术比较关注, 本人自信,任何技术是好是坏,逃不出我的法眼。 生命科学当前还是处于未成年期,基本上个人智力占据主要因素,因此, 在中国当前的环境下,偶尔可以蹦出一个韩春雨,以后也许还能蹦出一个韩夏雨, 韩秋雨或韩冬雨。现在各位根据顺序改名字还来得及。 但是,信息科学基本上理论到工业体系都很成熟,主要是资本和技术推进的。 因此,决策非常总要。 我们也看到了日本在80年代电子工业到达顶峰,看着要 灭了美国,intel就是在破产前痛苦的完成了转型。但是,后来,日本政府推出 的一系列大项目大规划,最著名就是高清晰电视,他在自己半导体工业已经超过 美国的前提下,走的模拟路线,最终走向了灭亡。这不得不让我们想起当年的 日美太平洋战争,日本在航空母舰和舰载机几乎完胜美国的前提下,转而发展 大炮巨舰;美国从日本空袭珍珠港的失败中,知道了航母的重要性,徒弟最后 用同样的招数教训了师傅。更为荒唐的是,日本的整个海军作战,其战略上是由 陆军部指导的;无独有偶,他的兄弟国家的公安部长,是没有当过警察的石油 部门的领导出任的。 信息科学领域,出不了韩春雨,出来的只有x度,x里,资本没有推动技术,只是 为某些利益集团积累了更多的资本。 信息学科是当前发展最快的学科,如果不是 科研一线的一流专家来搞,哪怕差一点点,就是死。 IBM之所以从第一台大型机到现在,始终引领IT趋势,很大程度上在于他的决策层, 是由一群智商超高级的优等白人统领的。戴老师讲的 ***猪,我给说明一下,就是 在我们国家冒充各类专家,搞瞎b式评审的 弱智库的成员们。 请刘洋老师搞一篇博文,简单介绍介绍ibm量子计算机,有利于提高 大家的科学素质。更主要是,哪位老师网络好一点,能否根据刘洋老师的链接, 登录到那个计算机,试用一下,把测试结果给我们大家说说。 http://www.research.ibm.com/quantum/ 信息领域,我们被太多的骗子误导了,错过了黄金发展时期,现在单纯依靠自主研发 肯定是不行了,更重要要通过各种手段,打入IBM、google等核心开发团队,尽量缩短差距。
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