行路难 (13)

剧情回顾:行路难12 回家

第13章:计算

与苏心交谈后的大半年里,我一心扑在实验室,和叶波一起夜以继日地进行研究。

虎扑论坛曾经流传过一句话:“努力决定下限,天赋决定上限”。无独有偶,有句类似的话在水木清华BBS《规划你一生的学术历程——写给新来的博士生们》首度出现后,被运用来回答知乎提问“搞科学研究需要很高智商吗”,短短一周得到了数万票赞同,这句话叫做:“以大多数人的努力程度之低,根本轮不到拼天赋”。

坦率的讲,在看到这两句话的那一瞬间,曾给我很深的触动。但不得不说,至少在前沿科学领域,后一句话可能还有待商榷。

研究的头三个月,我们的重心放在了非冯诺依曼结构计算机上。冯·诺依曼结构计算机从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制,即使有关数据已经准备好,也必须逐条执行指令序列。而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理。

为此我们首先尝试了并列计算机,它用多个冯·诺依曼机组成多机系统,支持并行算法结构,能有效地提高计算效率,这也是目前国际上研究得比较成熟的方案。

遗憾的是,经过一个星期的努力,只不过更进一步的映证了人工智能的海量数据计算。虽然并列计算机较冯·诺依曼机有了极大提升,但依然无法满足人工智能的数据处理需求。

并列计算机尝试失败之后,我们把目标转向了数据流计算机。数据流计算机以数据驱动方式启动指令的执行。按照这种方式,程序中任一条指令只要其所需的操作数已经全部齐备,且有可使用的计算资源就可立即启动执行。指令的运算结果又可作为下一条指令的操作数来驱动该指令的点火执行。这种方式从底层架构上就是真正的并行处理,而非并列计算机式的并列算法软执行,所以相较冯·诺依曼的串行顺序处理有了极大的提升。

遗憾的是,全新的架构也就意味着全新的挑战,真正的并行处理带来了更高的效率,但同时也带来了更高的控制要求。由于控制的高复杂性,量产和实际运用只怕是遥遥无期,在一番激烈的努力后,最终我们不得不放弃了它。

两次尝试都失败后,我和叶波都有些气馁,但我们并没有放弃,我们将目光瞄准了量子计算机。

冯·诺依曼结构计算机在0和1的二进制系统上运行,称为比特(bit)。但量子计算机要更为强大,它们可以在量子比特(qubit)上运算,可以计算0和1之间的数值。而且,按照量子系统的可叠加性,多个量子比特也可以并行处理运算。由于这些特殊的性质,量子计算机在执行特定计算的时候效率很高。

在我们之前,D-Wave已经发布了商用量子计算机D-Wave One。可惜的是,他们选择的所谓量子绝热演化算法,只是有一般的量子隧道效应而已,最核心的量子相干性和纠缠性是没有的。因此其所谓的量子计算机在学术界不能被称为量子计算机,最多是一个有量子效应的机器而已。

随着研究的深入开展,我们发现要实现通用的量子计算,需要实现量子信息的输入、运算和读出,同时要保证这套系统是可靠的,并且可以不断的扩展,从而满足更加庞大的计算任务。

要破解商用的RSA密钥系统,我们至少需要几百个量子比特。如果要让计算可靠,就需要更多的量子比特来运行纠错算法,所以一共大概需要1000个量子比特。然而目前做得最好的离子阱体系,从1994年到现在,20多年过去了,才只做到14个量子比特。

假设量子计算机的发展进程如同经典计算机一样,即其规模随时间指数递增的话,那么30年后,量子比特数会达到1000这个量级。然而,和经典计算机的摩尔定律有区别的是,随着量子比特数的提升,发展难度也是指数型上升,这会使得时间大大超出30年。

最悲剧的是,哪怕就是30年,我们也等不起。

接二连三的打击让我和叶波心里都不好过,很多时候,我们都闷在实验室里。谁也没有心情说一句话,使得实验室里非常沉默,只有机器运转的声音,鼓噪着我们的耳膜。

为了打破这种氛围,我请叶波出去大喝了一顿。摇摇晃晃地出来时,路上已看不到什么行人,偶尔有一辆车呼啸而过。也对,现在已经是凌晨了,也是该睡觉的时候了,遗憾的是,这也正是我们以往干得最入神的时候。

“我有时候在想我们这到底是为什么?”叶波和我游荡在街边,可能之前下了场雨,路面还是湿的,不时有些积水的小坑。叶波手里拿着罐啤酒,喝了一口,含糊不清地说道:“老大,你说,以我们的水平,要安安心心过日子应该还是能过得蛮舒服的吧。”

我正不知该如何回答,但叶波根本就不需要我的回答,没等我说话,他已自顾自地接着说道:“林中有两条路,我选择了人迹稀少的那一条,它改变了我的一生。为了这条路,我放弃了爱情,我付出了青春。这些我都不后悔,可结果不该是这个样子的。”

我拍了拍他的肩,犹豫了一下,说道:“你知道我是怎么想的吗,波仔。我常常做梦做梦到自己是一个空降兵,执行一次跳伞任务,但却被气流吹到了敌军阵营。在离地还十几米的时候,就被下面的敌人拿枪指着,这个时候是你你会怎么做?”

“空降兵呵,被枪指着的空降兵呵。”叶波略带一丝嘲弄的语气说着,将那罐啤酒一口气干完。右手松开,啤酒罐自由落体运动着,随即被叶波的大脚开出,正中街旁的路灯。只听砰的一声,路灯的外罩迸出大量裂隙,好在没有完全碎掉。里面的灯泡闪了闪,好在亦算完好。

“你干什么。。。”还没有说完,我突然怔了一下:“我有一个想法。”

<未完待续>

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