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騰訊量子實驗室團隊首秀,張勝譽細談佈局 | 騰雲特稿

尼葛洛龐帝有一句名言,“預測未來的最好方法就是去創造未來。”在科技領域,未來的顛覆性創新往往植根於今天對基礎科學研究的重視和投入。有望改變世界的量子技術就是這樣的一個領域。

5月22日,在雲南昆明舉辦的騰訊全球數字生態大會量子技術分論壇上,騰訊量子實驗室負責人、騰訊傑出科學家張勝譽教授首次公佈了騰訊在量子計算領域的業務佈局,並展示了在量子AI、藥物研發及科學計算平臺上的最新研發成果和規劃。

圍繞騰訊量子實驗室的佈局和量子技術的未來發展等問題,騰雲在大會間隙採訪了張勝譽教授,他為我們講述了騰訊量子實驗室的發展現狀和遠景。

▲張勝譽在騰訊全球數字生態大會量子技術分論壇上發表演講

量子計算以量子位元為基本單元,通過量子態的受控演化,實現資料的儲存計算,具有經典計算無法比擬的巨大資訊攜帶和超強並行處理能力。儘管在全球範圍內,量子計算還處於很前期的階段,但是由於量子計算所具有的可超越經典計算機的顛覆性潛力,以及摩爾定律在奈米級階段無法再向前突破,接下來就進入了量子的世界。

量子計算被很多科學家認為將在未來5-10年取得突破性進展,並最終成為經典計算機的重要補充。對原子、分子、凝聚態物質量子態的調控,是基礎科學的前沿,對量子科學的認識與發掘,孕育著重大科學發現的機會。

目前全球量子技術領域的參與者既包括Google、IBM、微軟、亞馬遜等一眾國外科技公司和研究機構,也有中科院、清華大學、騰訊、阿里、華為等國內研究機構和企業,以及全球多家初創企業。量子資訊關鍵技術可能成為未來新的“國之重器”。

▲IBM Q Network專案聚集了大型科技企業、高校與學術機構、創業公司等資源,共同致力於量子計算的研究 / 圖片來源:IBM Research

去年以來,騰訊董事會主席兼執行長馬化騰在公開講話中也多次強調企業參與基礎科學研究的重要性。在公司總辦的支援下,騰訊持續加大基礎科學研究投入,構建了人工智慧(AI)、大資料(Big Data)和雲端計算(Cloud Computing)的新ABC核心技術佈局,還在量子計算、機器人、音視訊、5G、邊緣計算等領域頻頻落子,以探索前沿技術對產業發展可能帶來的積極影響。

騰訊量子實驗室負責人張勝譽在採訪中說:“目前騰訊量子實驗室的技術研究和落地探索已經取得一些階段性成果,我們正在加速佈局,完成人才與技術儲備。未來希望通過加強與產業界、學術界的廣泛合作,更加務實地推動量子計算的深入研究與廣泛應用。”

騰訊探索以技術服務B端實體產業

今年騰訊全球數字生態大會,也是騰訊去年“9.30“架構調整,宣佈從消費網際網路向產業網際網路戰略轉型以來,第一次舉辦面向全產業生態的大會。為期兩天的大會除主峰會,還舉行了量子計算、AI、智慧產業生態等近30場分論壇,吸引了上萬人蔘加。

2018年,騰訊提出用“ABC2.0”技術佈局(AI、RoBotics、Quantum Computing),即利用人工智慧、機器人和量子計算,構建面向未來的基礎設施,探索推動以技術服務B端實體產業。

其實,早在 2017年初,騰訊就開始進軍量子計算。牛津大學量子物理學博士葛凌教授以騰訊歐洲首席代表身份加入騰訊,被認為是騰訊佈局量子計算的開端。2018年初,香港中文大學著名量子理論電腦科學家張勝譽教授受邀加入騰訊,擔當起組建並領導騰訊量子實驗室的重任。張教授也是騰訊為數不多的T5 級科學家。

作為量子科學家的張勝譽儒雅、謙遜低調,而不失幽默。他喜歡用感性化的比喻來描述玄妙抽象的量子科學。他說:“儘管量子計算機仍然處於嬰兒期,我們覺得在可預見的未來,至少實現小規模的量子計算機問題不大。而這已經能大大幫助我們理解量子世界,也能協助我們在AI和化學方面的研發。”

在過去一年多的時間裡,騰訊量子實驗室一邊招募人才,一邊摸索,注重理論和應用性的交叉融合,互相促進。在量子AI、化學模擬、製藥材料等方面自主投入。希望能在年內完成化學雲平臺的第一個版本,目前進展良好。計算化學著名開源軟體PySCF由實驗室成員孫啟明為主在過去七年持續開發,在實驗室其他成員協助下,該軟體的分散式版本正在開發並逐步部署到騰訊雲上。

▲加拿大D-Wave系統公司釋出的一款量子晶片

量子AI理論研究初獲成效,探索新藥研發

騰訊量子實驗室是騰訊在量子計算領域的佈局,並對國內外行業發展實時研判。在實踐中,騰訊量子實驗室與騰訊內部團隊、學術界和產業界其他量子機構廣泛開展合作,在各個產業尋找實際應用的機會點,共同推動量子科學研究與應用的發展。

在量子分論壇上,騰訊量子實驗室團隊成員介紹了實驗室幾個重要的研判方向和取得的進展:

一是演算法,包括組合演算法,也包括AI相關的演算法, 量子與AI/演算法的結合和互助;

二是量子多體系統的模擬,以及在化學相關如製藥、材料、能源等行業的應用;

三是以化學為基礎的科學計算雲平臺搭建。

量子人工智慧是一個充滿前景但同時也富含噪聲的領域。一方面,未來可能的應用場景很多,從各種資訊處理任務到前沿科技的探索。另一方面,可用來公平驗證量子機器學習演算法的中大型硬體和標準資料集還都幾乎沒有,所以基本上,全世界還處於建理論和提方法的階段。

在這一方面,騰訊量子實驗室取得了一些重要進展。騰訊量子實驗室梳理了近期量子神經網路的重要工作,以綜述報告形式發表在著名學術期刊National Science Review上,又與外部科學家Iordanis Kerenidis合作一起對神經網路中最基本的前饋網路,研發了第一個可證明的量子加速演算法,將經典演算法的與網路連線數成正比的複雜度,提高至與網路節點數成正比的複雜性。這一從連線數到節點數的提高可以非常大——對人腦這一“終極神經網路”,這個演算法效率的提升是7000倍。

騰訊量子實驗室將量子和AI技術應用於化學研究與製藥行業的探索也取得階段性進展。

基於對製藥企業調研,騰訊量子實驗室在小分子藥物發現流程中引入AI模型,用量子性質的計算和判別,生成強化學習的機器學習模型,將學術界和傳統制藥企業有效連線,幫助傳統藥物研發流程升級,提高藥物研發效率。

此外,騰訊量子實驗室聯合加拿大Vector Institute of Artificial Intelligence,公開自研的分子量子性質資料集,發起Tencent Alchemy 2019競賽,關注演算法的泛化效能,推動學術界與產業界聚焦化學中分子的量子性質問題,以及AI解決方案。該競賽將激發各型別、各層次人才的創新活力,推動分子科學及應用的加速進展。實驗室也希望吸引更多的年輕人加入量子計算和AI的研發隊伍中,幫助整體生態成長,使上中下游的合作伙伴一起把產業從無到有、從有到大發展起來。

匯聚多學科人才,構建量子云計算生態

量子計算是一個很龐大的學科,內容極其豐富複雜,值得研究發展的角度也很多。如何在有限的時間和資源下,聚焦到最適合的方向呢?這一定程度上反映了學術帶頭人對待科學的態度——張勝譽會上說起的兩個詞是:價值觀和品位。

張勝譽本科畢業於復旦大學數學系。碩士畢業於清華大學計算機系,師從應明生教授。博士畢業於普林斯頓大學計算機系,師從著名計算機專家姚期智教授。後在加州理工學院做博士後研究。2008年回國後在香港中文大學任教。從求學到教書,他的履歷中集齊了全球名校的名字,而他的導師應明生和姚期智也都是蜚聲中外的學術大咖。

張教授說:“我個人特別喜歡兩類科技,第一類是有根本性底層科學價值(fundamental importance)的問題。這類問題像是打地基,地基打實了,後面才能在上面建樓;也像是磨刀,刀磨快了,後面才能劈柴。第二類是有明確實用價值的科學研究。能直接落地創造商業價值最好,即使不能馬上落地,也是在為未來落地進行前期準備,但必須具有具體實現路徑。”

將量子和AI技術應用於化學研究與製藥行業,恰恰反映了騰訊量子實驗室選擇從產業的實際需求出發,找到有應用前景的技術研發路徑的思路。

眾所周知,生物醫藥技術的發展將深刻地改寫人類命運。而經典計算機卻無力解決化學和生物領域的複雜問題。IBM實驗量子計算團隊經理Jerry Chow曾在TED演講上舉過一個例子,世界上現有的任何電腦都不能模擬一個咖啡因分子,更不用說結構上更為複雜的DNA或是蛋白質分子了。而且哪怕使用再多電晶體,做出一個和銀河系一樣大的計算機,都沒辦法模擬一個咖啡因分子,然而量子計算機卻可以做到。

在成立之初,張勝譽曾經說,招人是讓他感到最耗費精力的事情。因為在計算機領域,理論電腦科學是研究人員很少的一個分支,其中研究量子計算尤其是量子演算法及其複雜性的人更少。近年來,量子計算的發展得到很大提升,不過做核心量子演算法的人仍然很少。而且一個成功的量子團隊要包含不同的學術背景,還需具有學科交叉融合的能力。

如今,騰訊量子實驗室擁有電腦科學、數學、物理、化學、電子工程等豐富教育和研發背景的團隊,團隊成員基本都是博士,很多來自普林斯頓、麻省理工學院、加州理工學院、劍橋大學等國際知名學府,以及國內的名校。

在團隊的行事作風上,張勝譽也反覆強調”實事求是、不盲從”的重要性。與騰訊在產業互聯網布局的開放性風格保持一致,張勝譽說,量子實驗室未來也要秉承開放和共建生態的理念,積極尋找和合作夥伴之間的有機合作,形成互補,才能長期共同發展。

為了加強量子計算技術的應用,構建產業生態,騰訊量子實驗室也釋出了 Simhub 雲端計算平臺規劃。Simhub 雲平臺是開發者和使用者開放交流的中心。在雲平臺上,開發者提供演算法和程式,可獲得使用者的直接反饋。計算使用者能提出問題,搜尋解決方案,而且能與開發者實時線上合作,獲得直接技術支援。

未來,Simhub雲平臺將應用於藥物研發的雲上服務、量子化學計算、分子模擬以及AI 模型開發。雲平臺還將推動演算法傳播,促進科研合作,制定雲端科學計算標準,以降低科學計算上雲的門檻,立足化學,建立雲端的科學計算生態。

張勝譽在量子計算分論壇發言結尾說,”我想沒有人知道十年之後的量子計算機會發展到什麼程度,50年之後量子計算機會應用到哪些廣闊的領域,正如40年代時,即使IBM總裁也難以預計今天移動網際網路給計算通訊及生活的方方面面帶來的巨大影響。今天有這樣的機會,能在一家看重長期價值,具有推動科技進步使命感,又如此人性化的公司工作,我感到很幸運。希望能和團隊一起,為人類開創一點未來。”

責任編輯:

Reference:科技日報

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