全新架構(gòu)“數(shù)字退火”開(kāi)創(chuàng)新計(jì)算技術(shù)

富士通成功研發(fā)“數(shù)字退火”計(jì)算機(jī)。這臺(tái)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度驚人，日本目前快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”需要8億年時(shí)間才能完成的運(yùn)算，“數(shù)字退火”計(jì)算只需一秒即可完成。其神奇的運(yùn)算速度已不能用每秒多少次運(yùn)算來(lái)表述。

代“數(shù)字退火”計(jì)算機(jī)已開(kāi)始提供商用服務(wù)，第二代也于今年初問(wèn)世，可望近期投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

說(shuō)到“數(shù)字退火”技術(shù)，很多人可能還感覺(jué)陌生。科技日?qǐng)?bào)記者就“數(shù)字退火”技術(shù)采訪了富士通宋志毅博士。宋志毅參與了“京”和“后京”超級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和總裝，同時(shí)也是“數(shù)字退火”計(jì)算機(jī)的研發(fā)者之一。

實(shí)現(xiàn)演算速度飛躍性提高

科技日?qǐng)?bào)：“數(shù)字退火”技術(shù)是何方神圣？

宋志毅：“數(shù)字退火”是受量子現(xiàn)象啟發(fā)的數(shù)字電路，模擬量子退火的量子計(jì)算機(jī)，能夠瞬間解決目前通用計(jì)算機(jī)難以解決的“組合優(yōu)化問(wèn)題”的一項(xiàng)新技術(shù)。其特長(zhǎng)是規(guī)模應(yīng)對(duì)8192比特，通過(guò)所有比特組合，使用方便，具有64比特、64位灰度的高精度，數(shù)字電路在常溫下穩(wěn)定運(yùn)行。

“數(shù)字退火”通過(guò)8192比特規(guī)模全組合，是解決了“組合優(yōu)化問(wèn)題”的實(shí)用化計(jì)算機(jī)。對(duì)于在實(shí)用方面仍有很多難以克服問(wèn)題的量子計(jì)算機(jī)，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，把量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)用數(shù)字電路再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了早期實(shí)用化。

科技日?qǐng)?bào)：“數(shù)字退火”如何快速解決復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題？

宋志毅：“數(shù)字退火”的量子現(xiàn)象，是 “0”和“1” 兩個(gè)不同狀態(tài)同時(shí)出現(xiàn)的稱為“疊加”的現(xiàn)象。通過(guò)使用基于該現(xiàn)象的“量子比特”機(jī)制，演算速度實(shí)現(xiàn)了飛躍性提高。“數(shù)字退火”在數(shù)字電路上再現(xiàn)了“量子比特”機(jī)制。“數(shù)字退火”在各種量子計(jì)算機(jī)技術(shù)中，屬于退火方式的計(jì)算機(jī)。退火方法是一種專門用于組合優(yōu)化問(wèn)題的方法，但其操作速度快，使用非常簡(jiǎn)單。不需要像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行編程，只需通過(guò)設(shè)置參數(shù)即能執(zhí)行計(jì)算。

介于超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)之間

科技日?qǐng)?bào)：“數(shù)字退火”技術(shù)處于什么地位？

宋志毅：人工智能（AI）有三大支柱技術(shù)支撐，即高性能計(jì)算機(jī)（HPC）、深度學(xué)習(xí)和“數(shù)字退火”。富士通在高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有開(kāi)發(fā)超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)正在開(kāi)發(fā)“后京”超級(jí)計(jì)算機(jī)。在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，2018年開(kāi)發(fā)了處理器DLU。在“數(shù)字退火”領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)出了“數(shù)字退火”量子計(jì)算技術(shù)。有了這3個(gè)重要技術(shù)，富士通正在構(gòu)建這3個(gè)重要基礎(chǔ)技術(shù)相互關(guān)系的解決方案。

“數(shù)字退火”量子計(jì)算是介于超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)之間的全新構(gòu)架計(jì)算模式。

通用計(jì)算和下一代計(jì)算的橋梁是“數(shù)字退火”。在下一代計(jì)算的量子計(jì)算機(jī)尚未實(shí)用化之前，世界上超級(jí)計(jì)算機(jī)研究者們正在展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)。但量子計(jì)算機(jī)能夠解決各種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的實(shí)用化尚需時(shí)間。

在此期間，富士通通過(guò)量子現(xiàn)象設(shè)計(jì)的應(yīng)用數(shù)字電路的“組合問(wèn)題”，開(kāi)發(fā)出了全新概念的 “數(shù)字退火”量子計(jì)算，2018年5月15日開(kāi)始提供云服務(wù)。“組合”在解決新藥開(kāi)發(fā)、金融、流通等各個(gè)領(lǐng)域問(wèn)題的同時(shí)，新生出眾多的商機(jī)。

將實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)比特規(guī)模的問(wèn)題解決能力

“數(shù)字退火”優(yōu)勢(shì)在于利用現(xiàn)有的半導(dǎo)體技術(shù)制造，不需特殊的冷卻裝置即可實(shí)現(xiàn)在常溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。“數(shù)字退火”在組合優(yōu)化問(wèn)題上飛速進(jìn)步，可以解決需要大規(guī)模計(jì)算和高精度的各種實(shí)際組合優(yōu)化問(wèn)題。

富士通代“數(shù)字退火”計(jì)算機(jī)已開(kāi)始提供云服務(wù)。2018年下半年開(kāi)始開(kāi)發(fā)更高性能的第二代DAU“數(shù)字退火器單元”（Digital Annealer UNIT）并可以將此系統(tǒng)的軟硬件直接提供給客戶自己使用。目前正在開(kāi)發(fā)DAU并列的大規(guī)模并行處理技術(shù)。2019年度將實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)比特規(guī)模的問(wèn)題解決能力。

“數(shù)字退火”首先實(shí)現(xiàn)了代1024比特云服務(wù)，第二代DAU的精度和規(guī)模更高，能夠解決金融等領(lǐng)域高精度要求和化學(xué)等領(lǐng)域大規(guī)模計(jì)算問(wèn)題，適用領(lǐng)域更大。