【翻譯思考】量子冬天:為何量子泡沫對科學有害

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我身為量子資訊的PhD(某個意義上是一線從業人員),對於整個產業的樂觀程度在2019年到2021年這兩三年間有相當的變化.這絕對不是說我認為量子計算不再有趣或是重要,我仍舊認為量子資訊會是人類社會整個世代等級的技術突破(需要登月/射月之力),資訊科學與物理科學的深度統一可能是21世紀上半葉最有趣的智力突破,能夠回答大哉問的同時也能增進人類生活品質.不過具體談論領域發展時,就要小心產業過熱產生泡沫、許諾的應用落地時間軸無法匹配冷酷工程現實的問題等.如果單純從外圍大眾傳播來判斷,可能會認為量子電腦從2015年Google 和NASA 購買D-Wave的量子機器開始後,經過了5-6年的精進已達到量子霸權里程碑,將逐步發展、成功脫離學術氣息、邁向商業應用,但是故事絕對不是如此.我這在篇文章將會順著Linkedin 優質好文的思路Quantum Computing Hype is Bad for Science】(作者是馬里蘭大學的教授),翻譯並加入我自己的觀察和看法. 希望大家會覺得有所收穫,歡迎留言分享、轉發讚賞:)

正文開始

除非是生活在荒郊野嶺與世隔絕的人,否則大概都耳聞了量子科技和「第二波量子革命」.世界頂級企業(如Google IBM)、各國政府(美國有量子倡議法案、歐洲有量子旗艦計畫)、矢言改變世界的新創團隊都紛紛投入量子科技中的聖杯領域「量子計算(量子電腦)」.不過在深入研究後,我實在是擔心現在的量子計算風潮是「聰明人的龐氏騙局」,泡沫終將會泡沫、也就隨之帶走正派研究與真正的創新(當然這些GEM都是極少數).風投(Venture Capital)即使是抱有懷疑、更多實際上的行動則是把錢不斷注入這個他們缺乏理解的領域。(在量子投資會議上,我有聽到講者抱怨VC吃了一頓飯就願意寫下10M 支票,根本是沒有due deligence 的賭博、而非投資).

現在這個情況首先說是賽局理論的穩定解,中國看到美國投入、美國看到歐盟投入等,主要大國都爭相投入避免落後.大企業也是因為一樣的理由參加競賽,Google 投入之後、Microsoft 自然就會跟上;VC 則是會希望自己的portfolio 有量子計算的投資,部分可能是他們相信量子計算真的「有用」(這個有用需要加上括號,因為有大量的細節可以解壓縮展開),另外一方面則是擁有尖端科技(例如量子計算)在投資組合中是非常好的公關材料,除了可以顯示自己格調高尚之外,還可以讓沒有專業知識的終端投資人產生FOMO心態搶著投錢

這產生了非常不健康的情況,有如此多的錢在極短的時間被灌入量子計算這個強褓之中的產業.許多hype 基本上都完全沒有事實依據還會導致錯誤期待,例如「量子計算能夠解決全球暖化」之類的宣言(量子計算或許有機會可以理解固氮細菌的催化劑是如何運作,不過這並非已經被研究透徹的演算法,能夠理解固氮細菌與的運作原理也不見得代表我們可以改善哈伯法製氨,就算能夠改善哈伯法製氨且能實作,能降低多少碳排也是問號).已知能擊敗古典演算法的量子演算法極為有限,在這些有用的演算法中(Shor/Grover/HHL),「沒有任何一個」在實踐中顯示他們已經能在如此原始的量子電腦硬體上有效運作.而硬體鴻溝都需要十年以上的時間才可能做到規模化,其中需要不少科技躍遷.

另一方面,即使量子模擬確實已經有所突破,不過到底什麼是「量子模擬」仍舊充滿模糊之處.最主要的問題在於其實「量子模擬」只是把實驗物理學家已經做了幾十年的研究以更量子資訊友善的名詞包裝.如果說「觀察到某某物理現象」可能就是篇普通的論文發表;而如果包裝成「某某物理現象的量子模擬」,那不僅僅會成為頂刊的封面,甚至會有潛在的投資者想注資這「革命性的量子模擬科技」.

對於以上的Hype和過度投資,有些人可能認為都只是無傷大雅的手段/過程:即使量子計算短期無法達成其偉大承諾(甚至是永遠無法做到,我認為是不會比商轉核融合慘),圍繞著這個泡沫所產生的智力活動也將會造福人類很多(不論是基礎科學或是應用科學).不過現在看來伴隨而來的噪音和垃圾已經過量.

現在這種熱錢湧入的情況創造了扭曲誘因,讓大量沒有專業能力和背景知識想賺量子快錢的人加入這個產業.眾所周知,有些「量子新創/機構」是由完全不具備相關專業與教育的人所領導.而在量子科技這個強褓中的產業,沒有正確經驗和教育背景是絕對不可能創造有意義的科學貢獻.在量子科技產業中不可能「平地一聲雷」突然誕生出抖音和臉書這種等級的巨無霸,量子科技不是會寫程式的輟學大學生能夠推進的(我們不是在TCP/IP 和積體電路已經完備的資通訊產業,量子資訊是有極為艱困的硬體問題、系統整合協議曾和軟體端也是挑戰重重,1950年代的電腦產業是比較合理的比較對象).不過我們卻可以看到成群的「量子傳教士」、哪怕不會寫甚至不知道薛定格方程式,卻敢誇誇其談「量子電腦革命」,彷彿革命就在眼前.這些人募資幾百萬美元開公司的結果一定會是燒光所有投資人的錢然後倒閉.

可能仍舊有人會問,這一切又怎麼樣?VC 投錢讓自己的投資組合光鮮亮麗,在這個過程中有量子神棍發大財、有投資人虧錢都是事不是什麼問題.單就VC 想要瘋狂投資量子產業這件事情本身、即使全盤皆墨,似乎不是什麼問題.不過我認為伴隨而來的連鎖反應可能會摧毀整個產業.以下是幾種負面場景.

人才湧入與浪費:除了大量本身就不夠格的「量子工程師/傳教士」之外,我也理解到會有不少真正的聰明人也會想搭上量子快錢的順風車(直到凜冬將臨).讓如此多的聰明人因為扭曲錯誤的誘因而加入量子狂潮可能是浪費了他們的其他天賦,畢竟這個萌芽中的產業十年內大概是不會產生實際影響.參與量子狂潮的人即使少數賺錢,對社會的影響大概跟賣假藥致富的人差不多.(這真的讓我想到量子佛珠的爛梗,不過很難說「宣稱5年內量子電腦能商用」就不荒謬)

量子騙局:另一個非常需要擔憂的事是「有大量的量子新創是依靠騙局而存在」.不像是「一滴血騙局」中的Theranos,要能夠區分量子科技產業是否真的在運作還是有詐欺就非常困難(由其是量子軟體產業).舉例來說,量子軟體產業提供的計算服務都是接在大公司的雲端之上,在現在和可見的未來(我認為五年內),這些雲端服務背後的量子電腦硬體都不會比你我能接觸到的傳統超級電腦要強大.這其中就有上下其手的可能,我們要小心確保計算是真的被送去量子電腦計算而非某個古典電腦的量子模擬器(注意,這邊不是指量子軟體產業都會這樣、也不是指所有未來五年的商用量子電腦都無法跑量子霸權等級的演算法.不過少數企業是可能有不良行為,以及多數資訊科學問題量子計算都沒有幫助大概也是事實).所以即使量子電腦服務商真的跟大銀行或是工業巨頭合作登上頭條,我們都要思考會不會真相就只是把問題餵給量子模擬器,這樣的量子電腦服務真的有用嗎?即使這樣的場景看來每個人都有好處:量子企業賣出「產品」獲得營收、VC 投資成功並且覺得改變了世界的、使用「產品」的企業組織獲得名聲.不過這整個販售虛假科學產品的情況就完全是詐欺,即使市場上的韭菜和愚蠢投資人非常充裕,這種騙局終將會崩潰.

傷害科學、尤其是物理科學的名聲:在這個年代,流行病學和氣候科學等複雜系統已經難以被客觀無偏頗的討論,並且許多領域已經高度政治化.幸好到目前為止在精確學科的範疇內(物理、數學等),相關的政治化問題目前不存在.不過包含量子在內的一些STEM領域正面臨著另一種危險,也就是過度承諾.以量子計算來說,許多顯然錯誤的預言、承諾和路線圖要麽是源自外行誑語、要不然就是運作不透明的量子計算公司「造假直到成真(矽谷最愛fake it till make it)」策略編織的幻夢(最終也是會爆炸).量子計算產業的顧客和投資者終究會開始會質疑與問問題,不過沒有人有好答案.這些企業的崩潰不僅僅是投資人和顧客受害,也會傷害量子科學和整個科學界的名聲(我現在每週都怕PsyQuantum爆炸).

個人小結:我相信量子計算終究會落地改變世界,不過資訊不對稱、過度樂觀和實際上艱鉅的工程挑戰可能讓量子冬天難以避免,畢竟就連人工智慧都已經面對了數個週期的寒冬,充滿hype 的量子計算要能夠逃過Gartner hype cycle將會非常艱辛.(尾圖源自Wiki,相信是大家都看過的科技演化曲線)

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