量子计算,多学科交叉的魅力

2022-12-19 0 1,030

正电子盒科学研究所公司出品

力学排序与力学信息在过去三十年与方法论排序机科学的广度紧密结合,发生了巨大而深刻的变化。现如今力学科技早已不再是力学学的组成部分,而是一个综合的学科:它的进一步发展需要有力学、排序机、微积分、工程等相同大背景的人协力。

与国际科学研究机构相同的是,目前国内该行业的科技人员以力学大背景的为主,而排序机专业科技人员从事力学排序方法论的很少。复旦大学排序机科学与技术系的姚鹏晖教授便著眼于而此领域。姚教授从计算复杂程度、力学演算法与力学信息论侧发力,现如今早已在演算法和通信复杂程度上做出了一连串重要丰硕成果。

2021年,姚鹏晖研究组的学术论文《共享资源带噪声最小折腾态的非定域力学角力是可认定的》编写正式发布:考虑了一类特殊的非局部博弈,允许玩者共享资源无限多个复本带噪声的最小折腾状态。证明了这样的角力是可认定的,存在一个近似于到任一小的精确度的演算法。紧密结合Ji、Natarajan、Vidick、Wright和Yuen最近的开创性组织工作MIP*=RE,这个结果意味着非定域角力对于共享资源折腾态的噪声是不鲁棒的。而此证明结构建立在有关联手分布的非互动式演示的可认定架构之上,并对其展开了推展;开发了一连串有关行列式空间傅立叶分析的新技术,并证明了随机微分的力学相对性原理和超填充恒等式。而此丰硕成果相继在AMSS-UTS力学排序联手讨论会、(烟台)演算法与排序方法论学术研究讨论会等讨论会撷取,随后被SIAM Journal of ComputingFRIEND并即将正式发布。而此新奇的科学研究将在力学信息方法论、力学复杂程度方法论中可能还有更多潜在性应用领域。

近日,正电子盒碰巧联系到了《力学排序:一种应用领域方法》的姚鹏晖教授,并对其展开了专访。

量子计算,多学科交叉的魅力
量子计算,多学科交叉的魅力

1.先简单谈一下念书和组织工作经历?

我专科是南京大学,微积分专业。后来在中国科学院读了硕士学位,之后在香港科技大学力学技术服务中心读了教授;教授毕业后,相继在瑞典国家微积分服务中心、澳大利亚埃姆斯大学力学排序科学研究所、美国约翰霍普金斯力学信息与排序机科学联手服务中心做教授后科学研究,2018年回国,加入复旦大学。

2.这些经历中科学研究方向、科学研究内容有变化吗?

有一些变化。教授期间主要跟导师合作,刚开始主要还是做经典排序方法论相关的,后来慢慢转向力学;到了澳大利亚,基本上就全部投入去做力学排序了,回国前做排序机相关的;回国后开始跟力学实验的合作,做一些力学方面的了。

3.能简单介绍一下近期动态吗?

现在组里有五个教授生,只有一年是高年级的,还有几个硕士学位生和专科生。所以大部分精力是带学生做课题。我们科学研究都是跟力学排序相关的课题。现在带学生跟一些力学、微积分的科学研究组,还有国外的一些朋友合作。希望能够拓展下组里学生的知识面和见识。

4.当初为什么会选择加入复旦大学,学校提供了哪些支持吗?

南大排序机系有做方法论排序机科学的传统,系里也非常支持这个方向。方法论排序机科学有点特殊,它更偏向于微积分,文章出的比较慢,所以需要一个比较宽容的环境能让我们静下心来做。

5.团队有开展国内、国外合作吗?之前与IBM的不愉快有影响到您的国际合作吗?

我们现在跟清华、南加州大学、哈佛一些高校都还在合作。IBM那个合作者其实是我在瑞典时候的师弟,私交挺好的。现在我跟他还有一些合作,我们最近还一起又发表了一篇学术论文。但目前仅限于非力学排序的一些课题的合作。

6.目前有和学生共同取得一些科学研究丰硕成果吗?

有的,我和我的第一个教授生做了一个力学排序方法论的结果

(https://arxiv.org/abs/2108.09140)。目前只有网上的预印版,文章早已被方法论排序机科学的权威期刊SIAM Journal of Computing接受了,不过离见刊可能还需要排队排一阵子。这个对我来说特别有意义的组织工作。这是我第一次带学生做科学研究,而且科学研究的问题,用的工具跟我之前的科学研究课题差别很大。我觉得最后能做出来还是很神奇的。

还有一些力学分布式演算法的结果也早已发表了。现在组里的几个学生也做出了一些结果,有的早已在投,有的还在写论文。

7.团队目前是主要在经典排序机上科学研究力学演算法相关吗,复旦大学有力学排序机吗?

我的团队现在主要是是科学研究力学排序机的排序能力,具体地说,如果现在有一台大规模的力学排序机,你能用它做什么,有什么是它不能做的。这是一个纯方法论的问题。更接近现实一点就是现在实验室有的小规模力学排序机能做什么,不能做什么。科学研究能做什么主要是看它会有什么优势;科学研究它不能做什么主要就是从密码、安全的角度考虑,希望能够构造一些量子排序机也不能破解加密的方案。

据我所知,我们学校力学系有些科学研究团队早已小型的力学排序机,但具体做到几个力学比特我不是特别清楚。我们学校的现代工程与技术学院有一些团队有光学平台,上面可以实现一些小规模的力学演算法。

8.团队目前在科研上有遇到什么瓶颈或者问题吗?

没有特别明显的感觉到瓶颈。可能是因为做方法论科学研究的,不涉及到建实验室之类的,所以感觉还挺顺利;之前有些困难是刚当老师的时候,没有带学生的经验,不知道如何给学生设计一些合适的课题,会给学生一些我自己想了很多年想不出来的问题,现在慢慢摸索出一些经验了。

9.参照您早年在新加坡、澳大利亚、美国等国的学习组织工作经历,对相同国家的力学科技科学研究有什么切身体会吗?

我感觉得国外在推进学科交叠方面更加深入。比如之前我主要待在力学科学研究服务中心,有力学的,排序机的,微积分的,工程的科学研究员在一个楼里面,每天跟这些人一起听报告,一起吃饭,学术研究报告各式各样,可能今天有一个非常微积分的报告,明天一个讲怎么做原子钟的,这种环境下,大家了解了相同学科,跨学科合作就很自然地发生了。

10.这样是否会感受到,国外在力学科技方面的发展相较中国,会更加全面、综合呢?或者说中国在力学科技发展上还有哪些不足吗?

确实国外力学科技发展更加综合,相同专业大背景的人很多。比如在约翰霍普金斯QuICS服务中心,里面一半多的老师和学生都是排序机大背景的。然后他们服务中心楼下一层是一个联手力学科学研究所JQI,里面基本上都是力学大背景的。这样他们合作起来就非常容易。像澳大利亚力学排序科学研究所IQC,新加坡的力学技术服务中心CQT基本上都是这个模式。

11.一些西方国家(比如美国)的力学信息科技发展主要推动者是科技公司,中国则是学术研究机构推动,如何看待这种差异呢?

我不觉得美国力学信息技术的主要推动者是科技公司。我觉得那边也是学界和业界起头并进。像美国的NSF、能源部、国防部这几年给美国高校投了很多钱,指定这些高校招做力学的老师,招不到不给钱。只是这些新闻只是学术研究界比较关心,外界知道的比较少。

不过美国头部那几个公司的力学排序科学研究也是非常厉害的,比如IBM,谷歌,微软。他们也很擅长发新闻,所以外界感觉就是这些大公司在推动力学排序的研究。

12.紧密结合国内外发展现状,您认为力学科技将来有哪些应用领域场景呢?

现在学术研究界比较关注的,目前力学排序机如果规模稍微大一些,就可以用来演示一些经典排序机不能演示的力学系统,这样有希望可以用来解决一些小分子药物设计的问题。然后力学排序机在一些数值排序问题上可以指数加速,这样可以应用领域在一些大规模排序的问题上,比如天气预测等等。还有力学密码方面,大家早已在科学研究如何对于力学排序机也是安全的密码体系,现在密码学有专门的一个组成部分叫后力学密码学在科学研究这个。

我认为短期内力学科技的很多应用领域不是大家直接能看得到的。比如它让一些问题算的更快,更安全了。我最近比较感兴趣的是如何利用力学排序机帮助解决一些化学中一些排序问题,当然,这可能也是大家不太感觉得到的。

我主要关注一些特殊哈密顿系统的力学系统的力学演算法,能否高效求解,这些特殊的哈密顿系统从特定的化学结构,这个可能比较技术了。

最近和我的一个同事,还有香港大学的一个团队在合作,关注一些力学测量和机器学习方面的,力学测量主要是力学专业的人在做,机器学习主要是排序机的人在做。我们发现这两个方向科学研究的不少问题其实是很像的。我们主要是看机器学习的方法能不能应用领域到力学测量上面。

13.您对存在的“力学炒作”现象怎么看待呢?

我觉得这是一个方向火起来之后很难避免的。大概2014、2015年左右谷歌,微软开始大规模投入力学技术之后,明显感觉到这方面的新闻越来越多。然后这些新闻一传十十传百,有的就越来越玄了。只要力学科技一直在推进,慢慢大家还是会看到这个学科是在快速进步的。

14.现在全球各国都大力宣传、正式发布政府公告投资几十亿于力学科技,请问您怎么看待而此现象?或者说为什么会投入几十亿在力学科技发展上?

力学科技不仅包括力学排序,还有力学传感,力学通信等等。我借用我之前听到的一个观点,目前是第二次力学革命,第一次力学革命让我们认识到微观世界是由力学力学来描述的,那时候我们只能被动地用力学力学解释一些现象。现在第二次力学革命我们主动地利用力学力学来设计一些我们需要的东西。

所以我觉得推动力学科技发展,不仅仅是说要做出力学排序机,它的相关工艺、技术的发展在各个方面都有很大的作用。

15.目前越来越多的科学家参与或创立商业公司,您有这个打算吗?

目前没有,我还是比较喜欢在高校的环境。

16.您有希望在科研生涯实现何种成就吗?

力学排序有不少领域现在还是空白,有很多没有被解决的问题。我希望能够在一个领域建立方法论,系统地解决里面的一连串问题。当然,如果这个方法论还能在实验上实现,就更好了。

17.有关您的最新译作《力学排序:一种应用领域方法》,有什么想对读者说的吗?

目前市面上力学排序的教材要么偏微积分方法论,要么偏重力学原理与实验,这本书是写给排序机大背景的从业人员。所以,如果你想了解下力学排序和常用的力学演算法,尤其是这些演算法程序实现,但不想过分纠结微积分证明,或者力学原理的话,这本书是个很好的选择。

量子计算,多学科交叉的魅力

姚鹏晖,复旦大学教授;2013年教授毕业于香港科技大学CQT,之后相继在瑞典国家微积分与排序机服务中心(CWI)、澳大利亚埃姆斯大学力学排序科学研究所(IQC)、美国约翰霍普金斯力学信息与排序机科学联手服务中心(QuICS)从事教授后科学研究。在STOC、FOCS、CCC等方法论排序机科学国际顶级会议和信息论顶级期刊IEEE Transaction on Information Theory发表多篇学术论文。

具体科学研究方向:

1.力学排序复杂程度与力学信息方法论

2.经典与力学信息论

3.方法论排序机科学和力学排序中的傅立叶分析

4.去乱数化

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