【九鼎投资未来论坛回顾】即将到来的量子时代

2017-05-29

演讲人:李淼,中山大学天文与空间研究院院长。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

本文为李淼先生在2017年九鼎投资·未来论坛上的演讲(有修订)。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司


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我们知道生命技术其实已经到来了,我现在要讲的是一个还没有到来,未来可能还需要二、三十年甚至更久才会到来的时代——量子时代。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

人类的生产模式在过去一万年发生了四次革命,如果精细的讲是六次革命。这些革命都体现在生产力方式的转变。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

第一次人类变革大约是一万年前的农业革命,从外出采集和打猎等靠天吃饭的方式,开始转变为种植农作物、再到驯化动物。智人由此改变了获取食物的方式,并在那个时代站到了食物链的最高端。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

在此之后,人类被捆绑在土地上,每天干活,进入农耕农业时代。时至今日,开始有人反思:农业革命到底能不能算人类进步?我认为,农业革命是进步的。因为即便人类被绑在了土地上,但我们的生产力提高了,而且人口数量因此得到了保障。事实上,农业革命也由三次革命组成。第一次革命是一万年前开始的驯化动物、种植农作物,第二次是四千年前开始的轻农器时代。到了1500年前出现了铁器,就进入了第三个阶段。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

人类历史上第二次大的变革是工业革命。工业革命的第一个阶段是蒸汽机时代,人类社会从家庭生产走向工业生产。此后,由1866年德国西门子发明发电机开始,人类社会发生了以电力为主的第二次工业革命。仔细梳理,人类历史从农业革命到第一次工业革命,再到第二次工业革命都是间隔一百年。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

今天的主题是关注物理学。事实上,如果总结一下两次工业革命的基础,就是经典物理学。当然,所有工业革命都是复杂的。但如果从物理学的观点来看,前两次工业革命主要是能源革命。农业时代主要依靠人力和动物力,比如马、牛;蒸汽机时代则是化石能源代替人力,实现了人力转化成机械能力。而后发生的机械革命则使得人类使用的能源以化石能源为主。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

如今,我们回过头去梳理,人类历史发展到现在,最重要的我认为是第三次工业革命。这次工业革命发生在上个世纪四五十年代,在1947年第一台计算机被发明。那台计算机占地面积比堪比整个大会会场面积且用电量非常大,但这台计算机开启了人类的信息时代。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

当然,第三次工业革命期间除了计算机,以及其带来的信息革命之外还有原子能、生物技术、航空和航天等等,是一个综合的人类进程。但是,这个过程中最突出的亮点还是物理学。为什么?因为物理学的突破为我们带来了芯片、带来了苹果手机。现在,在美国,基于量子力学的工业产值达到了其工业总产值的70%左右,这是非常吓人的。这样意味着,我们现在所有的信息依托的器械都是基于量子力学。如果没有量子力学就造不出芯片。同样,我们日常生活中的LED灯泡、发光二极管、以及手机集成电路的主要器件——三极管等等,这些简单的元器件都是用激光打在二氧化硅上,也与量子力学的发展密不可分,没有量子力学就没有激光。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

所以,我认为经典物理学的发展是第三次工业革命的主要基础。这也是第三次工业革命与之前的人类变革不一样的地方。物理学的基础——量子力学,是一百年前才发现的物理学根本规律。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

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即将到来的第四次工业革命1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

接下来,我想预言一下第四次工业革命。当然,我们谈到工业革命时,物理学不是唯一的推动力。但是,作为一个物理学家,我认为人类历史上的跨越式革命都与物理学的基础息息相关。第一次和第二次工业革命跟牛顿力学紧密相关,第三次工业革命中产生的所有元器件则都跟量子力学有关。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

对于即将到来的第四次工业革命,我认为量子力学将成为比前三次更加核心的变革动力。前段时期,我们看到有人发明出来“光子计算机”,能够达到“5个比特”,已经是非常重大的进步。试想如果未来能出现“50个比特”的量子计算机,那么它的计算能力就能超过目前世界上的任何一部超级计算机。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

那么什么是量子计算?从物理学原理的角度并不好解释。但可以形象的想象一座迷宫,要求玩家从迷宫左下角进去,然后从右上方出来,而且通道是唯一的。面对迷宫,玩家可以想象出多种通路可能性,但事实上,迷宫只有唯一一条通路可以到达右上方出口,其他都是死路一条。而所谓量子计算,就是我们如果用水来灌迷宫,水是可以走所有的通道,所以一次性就能走通,从左下角灌水肯定从右下角冒出。其他通道都把水堵死了,但是同一时间内,正确的通道一定可以通达目的地。这就是“量子计算”的形象体现。量子计算,事实上就是在平行时间内用量子力学做出计算,并挑出正确的结果。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

“量子计算”最近非常时髦,扎克伯格给他的女儿讲量子力学、很多大的网络公司、科技公司都在投资量子计算。事实上,越来越多人已经关注到量子力学可能带来的未来。时至今天,越来越多人开始思考,如果量子计算机一旦投入应用到底可以做什么?当然,目前我们还很难想象未来的量子计算会对人类产生什么样的影响。这就像1947年在美国第一台计算机刚刚诞生,人们也不可能预知智能手机一样。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

但是,站在今天,我们可以肯定的是,“量子计算”未来一定会带来翻天覆地的变化。为什么这么说?假设我有一个300位数字,需要测试到底能不能分解。如果我们用一台普通计算机来算,要算15年。但是用一台量子计算机,一秒钟就可以算出来了。所以,我认为未来的第四次工业革命还是信息时代的革命。信息时代并没有结束,我们现在看到的阿法狗仅仅是开始。如果量子计算机真正的到来,那时的信息时代将进入一个全新的阶段,我认为叫“强人工智能”阶段。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

什么叫“强人工智能”?在我看来,阿法狗还不是强人工智能,因为它只是在一个方面打败了人类。就像汽车,汽车的运行速度比人快,但汽车除了交通运输还能做其他事情吗?不能。所以,阿法狗事实上只是在一个方面打败了人类。而真正的“强人工智能”就是像人类一样处理所有负责的事情。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

事实上,我个人认为,人类的大脑也可能有量子计算的能力。比如,人脑含有一种磷酸钙,这种元素在人类的神经元内来回跑。它的量子可以超过一分钟,可以做量子计算。除此之外,还有一个基于直觉的判断:我们知道,现在所有的电脑和手机都能实现用户输入一个指令便给出一个答案。但是人类不一样,向人类输入一个指令,可能得出多个答案。当然,也有人认为,人类大脑只不过是一个非常复杂的经典计算机,只是因为不了解它的编程,所以不能预言计算结果。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

但是,经典计算机尽管复杂并难于预言,它原则上还是可以预言的。一旦搞清楚编程就能实现预言,比如阿法狗。所以,人类不同于经典计算机的地方就在于:人是不可预言的。只要有1%的不可预言性,那么人类就与可预言的编程计算机不一样。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

基于这样的判断,我想做一个更加具体的未来预言:如果现在我们每年增加一倍的摩尔定律,并用于量子计算。那么,要达到千亿量子位,还需要27年左右。这就意味着,大概在2300年,普通电脑的摩尔定律将失效,我们的普通电脑不会再进步。但是,也许到2044年,随着量子位的积累,第四次工业革命就会爆发。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

这样算下来,人类历史上的每一次工业革命的确都间隔了一百年的时间。1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司

让我们拭目以待,谢谢大家!1U8九鼎投资(600053.SH)_上交所私募股权投资领域上市公司