量子計算頂級科學家入職達摩院：阿里正處於打開終極計算之門的轉折點

新智元報道

來源：阿里巴巴

【新智元導讀】2018年伊始，阿里巴巴迎來一位世界頂級科學家——兩次理論計算機最高獎哥德爾獎得主、匈牙利裔美國計算機科學家馬里奧·塞格德（Mario Szegedy）入職阿里巴巴達摩院位於西雅圖的阿里雲量子實驗室(AQL)。這是繼2017年9月施堯耘入職後，阿里雲量子實驗室迎來的又一位世界級科學家。

馬里奧·塞格德出生於盛產科學家的國度匈牙利，研究領域包括量子計算和計算複雜性理論，曾於2001和2005年兩度獲得理論計算機領域的最高獎哥德爾獎。其研究成果為計算複雜性、流計算演算法和量子演算法提供了重要的理論基礎。

馬里奧·塞格德個人近照

去年10月，阿里巴巴成立達摩院，宣布未來3年投入超過1000億人民幣進行基礎科學和顛覆式技術創新研究，量子計算正是達摩院的重要研究領域之一。馬里奧入職達摩院後，將與施堯耘等科學家們一起開展量子演算法的研究，加速推進量子計算從理論到工程落地，並探索量子計算與雲計算、人工智慧、基礎物理、材料、化學等學科結合的無限潛力。

加入達摩院：一個快速又愉快的決定

「達摩院要做的事和我的夢想不謀而合」馬里奧在接受採訪時談到加入阿里巴巴的原因，「我一直希望不同的科學和技術能夠融合在一起，創造出對人類有益的事」。而達摩院的初衷是希望匯聚全球頂尖科學力量，實現技術普惠。馬雲要求達摩院「服務全世界至少20億人口」，「必須面向未來」。

有趣的是，加入達摩院是馬里奧在短時間內做出的一個愉快決定。2017年10月受邀參加杭州雲棲大會時，馬里奧對達摩院和阿里巴巴的科學家們印象深刻，「是這些人的樂觀感染了我，所以，它就這樣發生了。」馬里奧相信，施堯耘和他的一流科研團隊，一定會做出不同凡響的事。「作為一名科學家，我不喜歡停滯不前，我不想錯過這趟火車。」

除了在芝加哥大學、普林斯頓大學、希伯來大學、羅格斯大學等積累了豐富的高校教學和研究經驗，馬里奧還曾在貝爾實驗室進行長達7年的研究。

「他不是那種象牙塔里的人，很喜歡和做應用的人合作，希望自身研究對實際社會產生積極影響。」施堯耘評價馬里奧是「天才式解決問題的高手」。

量子計算：一個關於愛的問題

為何走上研究量子的道路？馬里奧笑稱，「這是一個關於愛的問題。如同音樂家會被美妙的新音樂吸引是一個道理」。在他看來，量子才是自然科學中最本源的東西。

在量子計算領域，早在兩年前阿里巴巴就已開始布局。2015年7月，中國科學院與阿里巴巴旗下阿里雲共同成立「中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室」，這是中國科技公司首次參與到量子計算研究。阿里雲也是全世界第一家提供專有雲上量子加密信息傳送服務的雲計算公司，網商銀行率先試點了這一服務。

相比傳統計算機，量子計算機的最大區別在於：一台量子計算機可以在很少的步驟中完成經典計算無窮無盡的步驟後才能達到的計算能力。 當實現從傳統計算機向量子計算機的飛躍，人類的計算力將出現指數級的提升，會給雲計算、人工智慧、生物製藥、材料科學等多個領域帶來顛覆式巨變。

中國機會吸引海外科學家

近年來，在量子計算、人工智慧等前沿領域，中國的技術發展讓世界矚目。不僅掀起了華人頂尖科學家歸國潮，還吸引了越來越多的世界級外籍科學家加入。

「馬里奧是我最崇敬的科學家之一，」阿里雲量子實驗室主任施堯耘說，「他的加入讓我有兩層的自豪：一是成了他的同事，可以經常向他討教學問；二是作為阿里人為阿里能夠吸引到像他這樣的大師級的科學家而自豪。」

迄今為止，阿里巴巴逐漸打造出一支堪稱頂級的科學家陣容：比如美國密歇根州立大學終身教授金榕現在是阿里巴巴人工智慧核心團隊iDST院長，主導AI領域的前沿研究；亞馬遜最高級別華人科學家任小楓是iDST首席科學家，領導一支強大的機器視覺團隊；密西根大學終身教授、世界頂級量子科學家施堯耘擔任量子技術首席科學家；南洋理工大學終身教授王剛擔任人工智慧實驗室首席科學家。

馬里奧·塞格德（Mario Szegedy）的採訪Q&A

關於入職阿里的基本情況

花了多長時間考慮接受阿里的offer？

馬里奧：決定做的很快，就發生在2017年10月我受邀參加杭州雲棲大會的時候。當時我在量子計算專場分論壇上發表了演講，還見了幾個人。我對他們印象很深刻，感覺是這些人的樂觀感染了我，所以，它就這樣發生了。

為什麼決定到阿里巴巴做研究?

馬里奧：當施堯耘還在做姚期智的學生時，我就經常關注和學習他的研究成果。所以當他說要在阿里巴巴領導組建一個量子計算的研究團隊時，我就希望參與其中。我相信施堯耘和他的一流科研團隊，會做出非凡的事。我不喜歡停滯不前的狀態，我不想錯過這趟火車。如果我們能夠造出第一台量子計算機，會是劃時代的一件事。

還有一點，我想把更多的精力放在研究量子上面。因為我在學校里除了研究量子計算，還做很多其他理論研究，比如複雜性理論和機器人學等，如果加入施堯耘團隊，我就可以將更多精力集中在量子計算。

在高校和在企業的實驗室里有什麼不同？

馬里奧：在大學裡的教學經歷對我而言是意義重大的，不僅僅是因為我們用知識啟發了下一代，而且也在於它能促使我們在一個更透明的環境下表達科學思想。

而在貝爾實驗室的初期，我相當自由，一心做研究，我的工作很簡單，就是學習量子理論知識，在那裡，我遇見了很多很棒的科學家，像Peter Shor，Neil Sloan，Jeff Lagarias和其他人，我度過了一段非常美好的時光。但是到了1990年代末期，公司的研究項目和我的興趣不相關，這和公司迷失了方向多少有關。因為老式電話機正在衰落。當一個公司具有創新精神時，為其研究機構工作真是太棒了，但當一家公司焦慮不安時，就沒那麼好了。

來之前對阿里巴巴達摩院了解多少？

馬里奧：實際上我知道得很少。但是我初步了解了達摩院以後，發現它和我的夢想一致。

我一直希望不同科學和技術能夠融合在一起，從而創造出對人類有益的事。所以我在做量子研究的時候我會和鑽研機器人學、GPU的同事一起。因為我相信，科技發展如此之快，不同領域的科學家之間必須更加順暢地交換信息和相互學習。

而阿里巴巴達摩院的初衷和我的想法不謀而合。達摩院也是希望能夠匯聚全球頂尖人才的智慧，將科學、技術和產業結合，做一家為解決問題而生的研究機構。

怎麼看待阿里巴巴開展量子技術研究？

馬里奧：我認為相比高校科研機構，反而是谷歌、微軟、阿里巴巴這樣的龐大科技公司，更有機會推動科技的巨大飛躍。

我不是說阿里巴巴很獨特，但阿里巴巴是目前世界上實力超強的企業集團之一。我想它的潛力是巨大的。

進入阿里巴巴量子實驗室後將要做的事

馬里奧：我將負責量子演算法研究，將量子與深度學習相結合也是其中之一。

關於馬里奧·塞格德個人

最初為什麼會對量子計算感興趣？

馬里奧：這很難解釋，這是一個關於愛的問題。

量子是自然科學中最本源的東西。這意味著，世界和我們所看到的是不同的，我們看到的是一個傳統意義的世界，而不是量子的世界。如果量子計算機造出來了，人類的計算力不是上升了九步十步，而是指數級的提升。所以，我可能是被量子的美的本質所吸引吧，如同音樂家被新的音樂所吸引。

我作為一個基礎理論科學家，無論科學向何處去，我對科學就是如此的痴迷。

有什麼人推動你愛上量子嗎？

馬里奧：發明量子因子分解演算法的Peter Shor是我在貝爾實驗室的同事，他可以說是我在量子計算領域的啟蒙導師。但大約到2004年，我和量子才找到了彼此。那是我正式開始量子計算研究的一年，主要方向是量子的計算複雜性理論和優化演算法研究。這一年，我遇到了MIT的Eddie Farhi，並和他的學生Andrew Childs一起工作，後來我有了一系列的研究成果。不過我認為，是Harry Buhrman有關量子的論文，給了我研究量子的第一個衝動。直到今天，我依然經常去阿姆斯特丹拜訪他。

如果不做量子，你現在可能是在做什麼？

馬里奧：如果不做量子的話，我應該會去做深度學習。也許我可以兩件事都做。

關於量子研究和未來

有人說人類和上帝之間只差一台量子計算機，你怎麼看待這種說法？

馬里奧：目前宇宙中最聰明的兩樣東西是人和電腦，它們都是在經典物理學的原則下運行。不過，物理學的基本定律是量子。所有理論告訴我們，如果一個東西可以運用量子的能量，它的計算力將更強大。但據我所知，大自然並還沒有產生這樣的存在。

也許我們現在正處在一個轉折點，當技術使我們能夠造出一台這個自然界從未有過的量子計算機時，會是令人難以置信的飛躍。

現在不少科學家都在說，未來等於量子計算+人工智慧，你怎麼看？

馬里奧：是的，有些結果表明量子會加速深度學習。因為量子加速了線性方程的解，而這又是學習演算法的一個組成部分。我們可以從量子計算中獲得什麼樣的加速，以及如何運用量子來加強深度學習，甚至是如何通過量子技術學習過去我們根本無法涉及的東西，這是當前研究的一個主題。

總之，這個領域正在被高度重視。而我覺得未來量子計算和深度學習等技術相結合的潛力是巨大的。

現在人工智慧越來越熱，同時競爭也很激烈。未來如果阿里的量子技術能夠取得大的進展，就可以幫助阿里在人工智慧的競爭中佔據優勢位置。

關於中美競爭

為什麼會選擇加入一家中國的企業？

馬里奧：中國的科學家以及中國科學的發展是令人矚目的，我有許多同事和學生來自中國。

我到過上海、杭州，看過中國的報紙，能感到中國是一個現代化的國家，而且中國人對科學的態度是興奮的，人們把科學當回事。這是一個好的信號。

如何看待中美在量子計算領域的競爭趨勢？

馬里奧：我認為中國有潛力在量子計算領域超過美國。我認識一些非常棒的中國科學家，這是我認為中國會成為美國強有力競爭對手的原因之一。在這場競賽中，很難說誰會第一個取得成果。

量子計算將會是一個非常開放的領域，很多人都可以參與進來，我預計這個領域60%將是全新的，我們將會拋棄很多舊的理論知識。

附馬里奧·塞格德（Mario Szegedy）簡介及相關內容

個人學術經歷

Mario Szegedy（生於1960年10月23日）是匈牙利籍美國計算機科學家，羅格斯大學計算機科學系教授。1985年獲得匈牙利布達佩斯大學數學碩士學位，1989年獲得芝加哥大學計算機科學博士學位，1989-1990年獲得希伯來大學Lady Davis Postdoctoral Fellowship的贊助，1991-1992年在芝加哥大學做博士後，1992年又拿到貝爾實驗室的博士後職位，1999年9月離開貝爾實驗室到普林斯頓高等研究院做了一年學術研究後，2000年成為羅格斯大學副教授。

學術研究成果

馬里奧·塞格德（Mario Szegedy）教授作為計算複雜性理論和流演算法的證明者和貢獻者之一，因為在可驗證概率和在數據流空間複雜性方面的卓越成果，曾於2001和2005年兩度獲得理論計算機領域最高榮譽獎哥德爾獎（ G?del Prize），其工作對量子演算法和計算複雜性以及量子通信密碼學和工程研究提供了非常重要的理論基礎。

哥德爾獎（G?del Prize）

哥德爾獎是理論計算機領域最高榮譽獎，在計算機領域的地位僅次於圖靈獎。由歐洲計算機學會（EATCS）與美國計算機學會基礎理論專業組織（ACM SIGACT）於1993年共同設立，頒給理論計算機領域最傑出的學術論文。哥德爾獎獲獎論文必須在理論計算機領域具有開創性重大貢獻；同時須在獲獎前14年內在學術期刊上正式發表。

其名稱取自偉大的邏輯學家庫爾特·哥德爾（Kurt G?del）。哥德爾也被認為是理論計算機的先驅，與亞里士多德一樣是歷史上最偉大的邏輯學家之一。著名的P vs. NP問題，是哥德爾在1956年寫給馮?諾依曼（John von Neumann）的一封信中首次提到的。

哥德爾獎評審委員會由6名成員組成，分別由EATCS主席與ACM SIGACT主席提名。評選委員會對被提名者進行嚴格的評審，並最終確定當年的獲獎者。頒獎典禮在當年的理論計算機會議STOC或ICALP上舉行。

歷年獲獎者名單

1993年－László Babai，莎菲·戈德瓦塞爾，希爾維奧·米卡利，Shlomo Moran，與 Charles Rackoff

1994年－Johan H?stad

1995年－Neil Immerman 與 Róbert Szelepcsényi

1996年－Mark Jerrum 與阿利斯泰爾·辛克萊爾

1997年－Joseph Halpern 與 Yoram Moses

1998年－戶田誠之助

1999年－彼得·秀爾

2000年－Moshe Y. Vardi 與 Pierre Wolper

2001年－Sanjeev Arora，Uriel Feige，莎菲·戈德瓦塞爾，Carsten Lund，László Lovász，Rajeev Motwani，Shmuel Safra，Madhu Sudan，與 Mario Szegedy

2002年－Géraud Sénizergues

2003年－Yoav Freund 與 Robert Schapire

2004年－Maurice Herlihy，Mike Saks，Nir Shavit 與 Fotios Zaharoglou

2005年－Noga Alon，Yossi Matias 與 Mario Szegedy

2006年－Manindra Agrawal，Neeraj Kayal，Nitin Saxena

2007年－Alexander Razborov，Steven Rudich

2008年－滕尚華，Daniel Spielman

2009年 -Omer Reingold, Salil Vadhan, Avi Wigderson

2010年 -Sanjeev Arora, Joseph S. B. Mitchell

2011年 -Johan H?stad

2012年 -Elias Koutsoupias, 赫里斯托斯·帕帕季米特里烏, Noam Nisan, Amir Ronen, Tim Roughgarden與éva Tardos

2013年 -Dan Boneh, Matthew K. Franklin與Antoine Joux

2014年 -Ronald Fagin, Amnon Lotem與Moni Naor

http://www.sigact.org/Prizes/Godel/

Rutgers University（羅格斯大學）

這所學校是DIMACS(center for Discrete Mathematics and TCS)的中心，籠絡了新澤西州(包括Princeton)很多的大牛。該學校理論組擁有十多個Faculty：

Endre Szemeredi，組裡最出名的人，數學家，研究圖論

Szemeredi Regularity Lemma，搞圖論的每個人都知道，在TCS里也有廣泛的應用。

Mario Szegedy，PCP定理的證明者之一，哥德爾獎得主

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