本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
斯科特·阿倫森是我見過的智力/自命不凡比率最高的人之一。去年秋天之前，我真的不瞭解他，當時我參加了紐約大學關於一項雄心勃勃的新意識理論的會議，整合資訊理論。大多數演講者都吹捧 IIT 或試圖梳理其含義。引人注目的例外是阿倫森，一位稚氣未脫的（5 月 21 日滿 35 歲，但看起來更年輕）麻省理工學院的計算機科學家（即將前往德克薩斯大學任教——太可惜了，麻省理工！）。雖然起初他看起來很緊張，甚至有些不安，但他還是開始駁斥 IIT。他專注於 IIT 的一個關鍵變數 phi，它表示系統的互聯性或協同性。據說，一個系統的 phi 值越高，意識就越強。阿倫森論證——或者實際上是證明——IIT 的 phi 數學定義意味著，像光碟這樣的簡單資訊儲存裝置可能比人類更具有意識。包括神經科學家朱利奧·託諾尼和克里斯托夫·科赫以及物理學家馬克斯·泰格馬克在內的 IIT 支持者對阿倫森的批評提出了異議，但他和藹可親——且具有毀滅性地——駁斥了他們。這個人到底是誰？我想知道。瀏覽阿倫森的部落格“Shtetl-Optimized”，我發現他不僅寫關於量子計算（他的專長），還寫關於人工智慧、數學、宇宙學、粒子物理學、哲學……阿倫森幾乎對所有事情都有話要說。即使在他最技術性的時候，他的表達方式也很樸實、有趣、自嘲，最重要的是清晰。他散發出一個 10 歲孩子的活力和好奇心，而這個孩子恰好對數學和物理學有著堅實的掌握。他認為我對科學終結論的看法是錯誤的，我對此沒有意見。見鬼，他可能是對的！[參見附錄。] 我在這裡不再多說他了，因為我不想讓他——或我自己——比現在更尷尬，也因為他在接下來的內容中透露了很多關於自己的資訊。警告：這是一個超長的問答，但如果你讀完它，我預測，你也會成為阿倫森的粉絲。——約翰·霍根
1. 你是否成為了你小時候想成為的人？
拜託，這個標準太高了！當我還是個孩子的時候，我想成為一個理性主義太空殖民地的創始人兼統治者，同時還要編寫影片遊戲，發明第一個人類水平的人工智慧，領導一場兒童解放運動，並發現社會背後的數學規律。
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另一方面，就童年夢想而言，我沒有權利抱怨。我有一個美好的妻子和一個三歲的女兒。我靠解決引人入勝的數學問題，指導學生，以及撰寫我感興趣的話題來獲得報酬，做所有即使沒有報酬我也想做的事情。情況可能會更糟。
2. 你為什麼把你的部落格稱為“Shtetl-Optimized”？
我經常被問到這個問題。這就像一個笑話，當你不得不解釋它時，它會失去一點味道——但當我在 2005 年開始我的部落格時，它是關於我作為人類的侷限性，以及我努力在世界上開闢一個適合自己的位置，儘管存在這些侷限性。它也暗示了一種諷刺，即一個人的感性和幽默感以及參考點都像我一樣古老——我的意思是，當我 16 歲時，我已經感覺自己像一個老態龍鍾、脾氣暴躁的老頭了——但他也研究一種如此現代的計算機，以至於它甚至還不存在。
Shtetls 是大屠殺前東歐的猶太人村莊。它們是我所有祖先的故鄉——有些實際上來自與馬克·夏加爾（他畫了屋頂上的提琴手）相同的地方（維捷布斯克）。我小時候看過很多次《屋頂上的提琴手》的電影和戲劇。每次都有種頓悟的感覺，就像：“這就是我註定要居住的世界。我性格中所有今天讓我顯得怪異的方面，痴迷的閱讀、字面意義的理解，甚至來回搖晃——我可能有這些特點是因為在那時它們會讓我成為更好的《塔木德》學者，或者其他什麼。” 因此，在我看來，我生命中最重要的一個問題是，我是否能夠利用這些來自一個已經不復存在的世界的特質，來適應我出生的這個完全不同的世界。
當然，仍然存在 shtetl 的角落；那裡有正統猶太人。碰巧的是，我上過一所正統的希伯來語走讀學校，在那裡我接觸到了這些。但是，到我 12 歲的時候，當我閱讀伯特蘭·羅素、理查德·道金斯、卡爾·薩根和艾薩克·阿西莫夫等人的作品時，對我來說顯而易見的是，我永遠不可能成為任何傳統意義上的信徒，即使我很高興使用愛因斯坦式的偽宗教語言，比如“上帝為什麼要把世界造得量子化而不是經典化？”。因此，從那時起，我渴望的是一個像猶太學院一樣歡迎知識痴迷者的社群——但沒有任何不容置疑的教條或禁忌，任何事情都可以根據證據進行修正，並且向任何種族、任何人的新想法開放。
在我尋求這樣一個社群的過程中，我最終進入的學術計算機科學系可能不算太糟！當然，不同之處在於，大學系只涵蓋生活的智力方面，而我理想化的 shtetl 將是一個歡迎智力怪人，並幫助他們處理出生、死亡、婚姻以及生活中其他一切事情的地方。
“shtetl-optimized”還有另外兩個方面。第一個是我對過去的執著，不僅僅是對過去，而是對過去某個特定片段的執著。即使我出生於 1981 年，對我來說，二十世紀前半葉始終是“現在”，而現在的一切都是未來！誠然，生活在未來有一些很酷的事情，比如網際網路和無籽西瓜。但正如我不需要告訴你的那樣，二十世紀早期是愛因斯坦、哥德爾和圖靈以及許多其他人發現只能被發現一次的事物的時候。那是我們從馬車和老爺車發展到離開地球大氣層的火箭的時候。我的青少年時期都在如飢似渴地閱讀數十本二十世紀早期科學家、數學家和哲學家的傳記，重溫他們的輝煌成就，以及他們在兩次世界大戰中失去的一切。在某種意義上，他們的世界對我來說比我周圍的事物更真實。
這引出了“shtetl-optimized”的另一個方面：對被摧毀的事物以及世界對此漠不關心的悲痛。自大約七歲以來，大屠殺一直是我精神生活的中心事件。比如，如果我看到一個數字時鐘顯示“9:43”，我腦海中閃過的第一個念頭是：“1943 年——超過兩百萬猶太男女老幼已經躺在坑裡死去，但盟軍本可以轟炸通往奧斯威辛和索比堡的鐵軌，如果他們想這樣做的話……”在討論核擴散、全球變暖等等問題時，我從不為自己對人類未來的偏執感到抱歉，因為我那些沒有足夠偏執而逃往美國的遠房親戚，據我所知，都被謀殺了。我從不接受任何人“一切都會好起來”的保證。對我來說，問題從來不是是否要偏執，而是要對哪些事情偏執！
我很高興許多人形容我熱情、友好、樂於助人（“令人驚訝的是，”幾乎可以聽到他們在補充，對於這樣一個社交能力差、自我痴迷的書呆子！）。但這其中是有原因的。如果我遇到一個新人，他們不像我一樣怪異，我大腦的第一個問題往往是：這個人會樂於清除地球上像我這樣的人，認為我在基因上有缺陷嗎？他或她只是暫時無法這樣做嗎？在 1942 年，當我被裝上運牛車時，他或她會微笑（就像歐洲大部分地區確實在微笑一樣）嗎？因此，如果這個人最終被證明——就像他們通常所做的那樣——非常友善和正派，我會感到非常欣慰和感激，以至於感覺，我怎麼可能不友好和樂於助人來回報呢？
說到那些認為我有缺陷的人：由於去年我在我的部落格上就性別政治進行了一場激烈的討論，一些網際網路評論員以最惡毒和惡毒的方式曲解了“shtetl-optimized”。他們說這意味著我一定是一個厭惡女性的怪物，渴望回到過去，在那個時候，如果你是一個努力學習《塔木德》的男孩，社會就會直接給你分配一個妻子，而不管她對此有何感受。毋庸置疑，強迫婚姻是可憎的，所有正派的人都應該始終如一地反對它，不僅在遙遠的過去（shtetls 或任何其他地方），而且在世界上那些仍然將其視為常態的地區。
的確，當我還是一個孤獨、沮喪的年輕人時，我渴望一種在求愛方面有更清晰規則的文化——在這種文化中，有一種被接受的、社會認可的方式來了解你對另一個人的浪漫興趣是否可能得到回應，而無需先喝醉，或掌握從未用語言解釋過的模糊協議，或使用類似中央情報局那樣似是而非的否認的委婉語，並且沒有任何與此事相關的內疚、羞恥或尷尬。但在我看來，這樣一種求愛文化將使許多人受益，無論男女、同性戀還是異性戀！因此，我完全不清楚我想要那樣做有什麼錯。現在，你可以辯稱，過去關於求愛的清晰性需要消失，因為它阻礙了婦女解放或個人自由或其他最終更重要的價值觀。但你也可以辯稱，這些事情彼此無關：清晰性的喪失只是其他社會變革的悲劇性副產品，如果足夠多的人想要它，並且與現代價值觀相符，那麼它可以被逆轉。無論如何，我想“shtetl-optimized”的另一個含義是，我永遠不會厭倦爭論這類問題，即使厭倦它對我有利。
3. 你寫很多文章是因為你的父親（根據維基百科）是一位科學作家嗎？
我的父母都是英語專業的；都不是科學家。但我父親在 1970 年代確實以科普作家的身份開始了職業生涯。我想，像你一樣，他採訪了史蒂文·溫伯格、約翰·阿奇博爾德·惠勒和阿諾·彭齊亞斯等著名物理學家，後來他們都成了家喻戶曉的名字。他甚至為《花花公子》和《閣樓》雜誌撰稿——我想，是為少數閱讀文章的人寫的！——關於可見宇宙中物質多於反物質等主題。他說他們的稿費比科學雜誌更高。
所以，我父親從小就讓我意識到存在大爆炸，存在一個你可以接近但不能超過的光速（以及它的值是多少），以及諸如此類的事情，他讓我接觸到了科普和科幻小說（尤其是艾薩克·阿西莫夫）。我父親也讓我渴望用通俗易懂的英語解釋我正在學習的所有數學和計算機科學知識：至少，我想能夠向他解釋！最後，我父親是我主要的寫作評論家，不斷告訴我寫得要更簡潔（唉，從這次採訪來看，他應該更努力地推動我！）。顯然，我無法進行用“對照父親”代替他並重新執行我的人生以看看會發生什麼的實驗——但就我所能判斷的而言，他和我的母親都對我產生了巨大的積極影響。
4. 你是否認為揭露科學胡說是你的責任？
經過反思，不——因為如果我有這樣的責任，那麼想必我的同事也有，但我不想把這樣的責任強加給我的同事！我有才華橫溢的同事，他們選擇花時間從事有創造性的、原創性的科學研究，而不是駁斥每一個出現的江湖騙子：他們認為後者會被思想市場自動處理，甚至可能認為承認某些想法會賦予它們比它們應得的更多的合法性。這是一個有效的選擇。
對我來說，這更多的是我的情感構成問題。我看到我的一位天才同事為一個可能只有五到十個人能理解，並且沒多少人會關心的深奧定理工作多年。然後，一些一竅不通的人聲稱他們建造了一臺模擬計算機，可以在多項式時間內解決 NP 完全問題，或者其他什麼，他們的說法登上了 Slashdot、Reddit 和 Twitter 以及新聞網站（當然，不是《大眾科學》！），成千上萬的人在那裡看到了它。這種並列對比讓我怒火中燒。而且因為我碰巧寫了一個部落格，人們不斷給我發電子郵件或留言，詢問我對這條新聞的反應（好像他們無法預測一樣）。我想：我可以為此做些什麼！ 如果我不這樣做，我幾乎是同謀。
還有比較優勢的問題。我告訴自己，我花大量時間在我的部落格上反駁胡說八道，正是為了讓更聰明的同事不必這樣做！就像，我是一個非常優秀的理論計算機科學家（而且也很謙虛），但我不是這個領域的絕對頂峰——所以與其試圖自己登上頂峰，有時我可以透過留在較低的山坡上，並試圖保護這座山免受投擲糞便的力量的侵害，來更好地服務於科學的利益。
5. 你是如何對量子計算產生興趣的？
作為《科學的終結》（我十幾歲時讀過）的作者，我相信你能理解其中一個原因：因為 1990 年代的量子計算是計算機科學、物理學、工程學、數學和哲學交叉領域的一個深刻故事，它才剛剛開始而不是結束。這個領域過去是，現在仍然是，對你關於一切基本的東西都已經發現的論點的最主要的反例！
但稍微退後一步：當我 11 歲時發現 BASIC 程式設計時，感覺不是，這是一項很酷的實用技能——即使建立自己的影片遊戲曾經是一個夢想，現在我終於可以做到這一點了。它更像是一種智力上的啟示，就像發現嬰兒是從哪裡來的一樣。我想：這就是理解某事物的意義。這意味著你知道如何用這些程式碼行來表達它，如何讓計算機去做它。所以，我立即開始問自己：是否可能存在其他程式語言，甚至完全不同型別的計算機，能夠讓你表達出 BASIC 永遠無法表達的東西？然後我瞭解了丘奇-圖靈理論，該理論認為，不，所有足夠強大的計算機和程式語言在根本上都是等效的：它們都可以相互模擬，只是速度快慢不同，使用的記憶體多少不同。從學習 MS-DOS QBASIC 的語法來看，從某種意義上說，你已經學會了整個宇宙的規則。
因此，這成為我的世界觀的核心部分。它告訴我，即使我想了解我們居住的物理世界，我也不必過多地關注物理學的細節！標準模型、廣義相對論，這些都只是更多的程式語言，更多的是將簡單的數學構建模組組合成複雜的湧現行為的方式。而丘奇-圖靈理論的重點在於，一旦你掌握了一種程式語言，你基本上就掌握了所有程式語言。
但是，也許在我十四歲的時候，我讀到一篇關於量子計算以及彼得·肖爾的量子因式分解演算法的科普文章，該演算法是最近才被發現的。我的第一反應是，這聽起來像是江湖騙子的胡說八道。這可能只是物理學家不理解他們否認的事物的巨大性——他們不明白，我們周圍的一切，我們稱之為“空間”和“物質”的東西，只是一個巨大的三維 1 和 0 陣列，正在接受布林邏輯運算。這個原理顯然凌駕於物理學家關於“粒子”和“場”等等的粗略近似理論之上，並且清楚地表明，這種“在數萬億個平行宇宙中分解數字”的說法行不通，或者至少無法擴充套件到大數字。
但後來我學習了基礎量子力學！我發現，是的，20 世紀 20 年代量子力學的發現者確實知道他們否認的事物的巨大性（他們中的一些人比其他人更瞭解），但他們發現了其他同樣巨大的事物。而且，接受量子力學並不意味著放棄計算的世界觀：它意味著升級它，使其比以前更豐富。確實存在一種從根本上比 BASIC、Pascal 或 C 更強大的程式語言——至少在它允許你在合理的時間內計算的內容方面是這樣。然而，這種量子語言有其自身的明確規則；有些事情甚至它也無法讓你做到（並且可以證明這一點）；它仍然不是為所欲為的。
但真正的驚喜是我可以學習這些規則並開始使用它們。我喜歡說，在讀完科普書籍中所有聽起來令人望而卻步的措辭之後，量子力學實際上非常簡單——一旦你把物理學從其中剔除！事實上，量子力學甚至不是通常意義上的“物理學”：它更像是一個作業系統，物理學的其餘部分作為應用軟體在其上執行。它是對機率定律的某種概括。它沒有直接說明電子、光子或任何類似的東西。它只是談論稱為振幅的複數列表：當物理系統演化時，這些振幅如何變化，以及如何將它們轉換為在測量系統時看到這個或那個結果的機率。你聽到的關於“量子世界的怪異”的一切，都只是機率規則的這一變化的不同的邏輯結果。這使得量子力學作為一個學科，可能比物理學的任何其他部分都更適合計算機科學。事實上，即使我們的宇宙不是由量子力學描述的，我懷疑理論計算機科學家最終也需要發明量子計算，僅僅是為了內在的數學原因。當然，我們的宇宙是量子的這個事實確實提高了人們的興趣！
在傳記方面，我在 90 年代末還是個十幾歲的少年，在貝爾實驗室做統計軟體的暑期實習（與量子計算無關），當時我開始研究主要的量子計算演算法，即肖爾演算法和格羅弗演算法。（格羅弗演算法，於 1995 年發現，讓你可以僅用約 N1/2 步在 N 個專案的列表中搜索所需的專案。） 值得慶幸的是，我的老闆也對量子計算感到好奇，並讓我追隨我的痴迷。很快我就瞭解到，格羅弗演算法的發現者洛夫·格羅弗在同一棟大樓裡工作。所以我找到了洛夫，告訴他我改進格羅弗演算法的瘋狂想法，但沒有奏效——然後不知何故，他邀請我在第二年夏天和他一起實習。
我在第二次實習期間，試圖證明量子計算機“評估 AND-OR 樹”（舉例來說，判斷黑白單元格的方格網格是否包含全黑行）所需的步數下限。我慘敗了——儘管到最後，我對外行證明這類定理的現有工具瞭如指掌。那個夏天，我還遇到了來自伯克利的訪問學生阿什文·納亞克。阿什文讓我瞭解了當時量子計算理論中正在發生的事情，即以烏梅什·瓦齊拉尼為中心的伯克利研究小組，烏梅什·瓦齊拉尼是最早研究量子計算的計算機科學家之一。
夏天結束後，阿什文寫信告訴我，瓦齊拉尼在伯克利的另一位學生安德里斯·安拜尼斯透過發明一種全新的方法解決了 AND-OR 問題。所以我從安德里斯那裡拿到了一份論文草稿，我被震撼了。我想：我必須去伯克利讀研究生。我必須學習安德里斯和其他人在那裡知道的一切，以便將來有一天我能夠證明像這樣的定理。我寫信給瓦齊拉尼，說我想和他一起工作，但他從未回覆，這當然讓我非常擔心。後來我才知道，他不回覆任何人的電子郵件是出了名的！
在康奈爾大學讀本科時，我也對人工智慧和機器學習非常感興趣——所以當我申請伯克利的研究生院時，是那裡的人工智慧人員對我的申請產生了興趣並錄取了我。但那時，我的心已在量子計算領域。在伯克利待了一年後，我就加入了瓦齊拉尼的研究小組。
我仍然擔心我永遠不會在這個領域做出任何原創性的工作。但在我二年級秋季，經過幾個月的工作，我成功解決了瓦齊拉尼最喜歡的開放問題之一，即排除用於所謂的碰撞問題的快速量子演算法。在該問題中，你得到一個長長的數字列表，其中從 1 到 N 的每個數字都出現多次，而你只是試圖找到一個“碰撞對”：即列表中兩個相等的數字。其意義在於，如果你有一個足夠快的量子演算法來找到碰撞對，那將使你能夠使用量子計算機破解各種加密程式碼——而不僅僅是基於像因式分解這樣的問題的特殊程式碼，肖爾展示瞭如何破解這些程式碼。相反，如果你希望構建現代密碼學的基本構建模組，使其在擁有量子計算機的世界中仍然安全，那麼你需要排除這種量子演算法。
無論如何，事實證明，安德里斯·安拜尼斯發明了他的方法——這個方法曾讓我震驚並吸引我來到伯克利——專門用於解決碰撞問題！安德里斯的方法適用於許多其他問題，包括 AND-OR 問題，但不適用於碰撞問題。但在一個具有諷刺意味的轉變中，我發現一種更早的方法，稱為“多項式方法”——我曾嘗試用它來解決 AND-OR 問題，但沒有成功——卻適用於碰撞問題。它的工作原理是基於一些神奇的代數抵消，這些抵消是我在艱苦的反覆試驗後偶然發現的，而且我仍然沒有一個很好的直觀解釋。結果是，在從 1 到 N 的數字列表中，任何用於查詢碰撞對的量子演算法至少需要大約 N1/5 步。此後不久，姚雲石改進了這一點，表明任何量子演算法至少需要大約 N1/3 步。這被證明是正確的答案：存在一種基於格羅弗演算法的量子演算法，可以在大約 N1/3 步中找到碰撞對。
（相比之下，經典演算法需要大約 N1/2 步。N1/2 的原因是與著名的“生日悖論”有關：你只需要在一個房間裡聚集大約 30 個人，遠少於 365 人，就很有可能至少有兩個人同一天生日，因為重要的是人的對數。）
在碰撞下限之後，一件事接一件事，15 年後的今天，我仍在從事量子計算理論研究。我也涉獵各種經典計算機科學，有時也想轉行，也許最終還是回到人工智慧和機器學習領域。但量子計算仍然非常令人著迷，以至於它不斷地把我拉回其中！
如果僅僅是為了構建裝置來更快地解決某些問題，我相信我的興趣會更有限。但到目前為止，量子計算理論已經擴充套件到幾乎包括理論計算機科學和物理學之間介面的任何東西，以及一個領域可以告訴另一個領域的任何東西。薛定諤方程與圖靈機的現代碰撞不斷湧現出越來越多的東西，我看不出它會在短期內變得無聊。
6. 關於量子計算機的哪些炒作真正讓你惱火？
最大的一個是將量子計算機描述為並行處理數量難以想象的答案——因此，例如，著名的肖爾量子因式分解演算法將透過嘗試不同平行宇宙中的每個可能的除數來簡單地工作。正如我喜歡說的那樣，如果它如此簡單，你就不會需要肖爾來發現它了！事實是，雖然，是的，量子力學讓你可以在大量的“分支”上建立疊加，但無論何時你進行測量，你都只會看到一個隨機的“分支”。當然，如果你只是想要一個隨機的數字序列，你可以拋硬幣，並省去構建量子計算機的所有麻煩！
因此，量子計算機在速度上的優勢並非來自隨機性，而是源於量子力學基於振幅，而振幅的運作方式與機率不同。特別是，如果一個事件可以透過具有正振幅的一種方式發生，也可以透過具有負振幅的另一種方式發生，那麼這兩個振幅可以“相消干涉”並相互抵消，從而使該事件根本不會發生。量子計算的目標始終是精心安排，以便對於每個錯誤的答案，通向那裡的某些路徑具有正振幅，而另一些路徑具有負振幅，從而使它們相互抵消，而通向正確答案的路徑則會增強。
我們只知道如何解決某些特殊問題。這些問題包括一些在密碼學領域具有驚人應用的問題，例如大數分解，以及模擬量子力學本身這個極其有用的問題。但就我們今天所知，它們不包括所有涉及嘗試大量可能解決方案的問題。特別是，量子計算機對於NP完全問題（旅行商問題等等）可能只能提供有限的優勢，而NP完全問題通常被認為是計算機科學的聖盃。
誠然，如果你嘗試使用經典計算機來模擬量子計算機，那麼據任何人所知，你的模擬需要跟蹤指數數量的振幅。問題在於，與可以隨意讀取或修改任何振幅的經典模擬不同，量子計算機對其龐大的振幅列表可以做的事情受到了嚴格限制。因此，量子演算法設計完全是關於如何在這些限制下，有時（但並非總是！）提取出你問題的答案。
一個相關的誤解是，一千個量子位元，或稱量子位，在某種程度上等同於21000個經典位元，每增加一個量子位元，經典位元的數量就會翻倍。這裡棘手的部分是：如果你想描述一千個量子位元的狀態，即使是近似地描述，你也確實需要大約21000個經典位元。但是你不能將21000個經典位元儲存在一千個量子位元中，然後在以後可靠地讀取出來！ 實際上，一個名為Holevo定理的基本結果表明，透過測量一千個量子位元，你可以可靠讀取出的經典位元數量恰好是一千個：不比你使用經典儲存器更好。再一次，正在發生的事情是，存在一個龐大的振幅列表，但量子力學只允許你透過進行測量來訪問該列表，而測量是一個破壞性事件，只會產生一個隨機結果。
這裡有一個模式。在一個又一個案例中，我們發現，如果你想用經典方法模擬量子力學，你需要一些巨大的力量。而這給了炒作者和容易被迷惑的人一個巨大的機會，誤導人們想象量子力學本身也必須給你同樣巨大的力量。但這是一個邏輯謬誤！這就像，也許人類技術模擬鳥類飛行的唯一方法是使用螺旋槳或噴氣發動機。但即使如此，這仍然不意味著鳥類本身必須使用螺旋槳或噴氣發動機。它們不需要：它們是鳥！
另一個例子涉及遠處粒子之間的量子糾纏。約翰·貝爾在1960年代著名地證明，如果你想在經典宇宙中模擬糾纏，那麼你需要超光速通訊。但是，與今天仍然拒絕消亡的誤解相反，這並不意味著量子糾纏本身讓你能夠以超光速通訊。它不能！我們的量子宇宙嚴格遵守愛因斯坦的速度極限，即使我們宇宙的經典模擬會違反該極限。實際上，這是我們宇宙確實是量子的，而不是秘密地在幕後是經典宇宙的關鍵證據。
量子力學的這個特性——它劃出了一個“中間地帶”，其中（例如）n個量子位元比n個經典位元更強大，但比2n個經典位元更弱，並且糾纏比經典關聯更強大，但比經典通訊更弱——是如此怪異和微妙，以至於沒有科幻小說作家能夠想象出來。但對我而言，這正是量子資訊有趣的地方：這不是一種符合我們現有範疇的資源，我們需要將其視為一種真正的新事物。大多數讓我惱火的炒作都來自於將這個迷人的現實簡化為科幻小說作家會發明的那種東西，例如“並行性大解放！只需在不同的宇宙中嘗試每個答案，然後選擇最好的！”
到目前為止，我一直關注圍繞量子計算概念基礎的“炒作”。那是因為我覺得，如果你能讓人們清楚概念性的東西，你就已經給了他們90%他們需要的東西，讓他們自己思考任何進入新聞的量子計算的所謂突破——知道要問哪些正確的問題。
不用說，量子計算也看到了許多更傳統的炒作。例如：“商業突破——X公司現在已經使用量子計算機解決了真實世界的問題Y，速度比經典計算機快一億倍！” 然後，即使是最粗略的挖掘也會揭示，不，對不起，這隻有在你將量子計算機與執行一種特定演算法（遠非已知的最佳演算法）的經典計算機進行比較時才成立；在同等比較中，量子優勢消失了。而且，無論如何，這不是針對“真實世界問題”的真實世界例項，而只是針對為適應這種特定量子硬體優勢而量身定製的例項。而且，硬體首先在多大程度上是“量子”的，在精確意義上仍然存在爭議。
在這種情況下，通常不是有人撒謊：只是存在一個“電話”遊戲，原始公司或研究團隊在其論文的第4.2節中解釋了關鍵的注意事項，但所有注意事項在新聞稿中都變成了含糊不清的一句話，並且在事情登上新聞網站時完全消失了。這種炒作，我們現在已經看到了十多年，可能已經產生了諷刺性的效果，使人們對量子計算加速的主張感到麻木——以至於當我們確實最終獲得真正的量子計算加速時，可能在不久的將來，人們會比他們應該有的更不興奮！
（作為一個類比，萊特兄弟1903年在基蒂霍克的飛行當時幾乎沒有引起任何新聞報道——原因之一是，在他們飛行之前的幾年裡，關於動力飛行的誇大其詞太多了，以至於報紙讀者對這個話題感到厭倦。）
無論如何，我的部落格剖析了更多後一種炒作的例子，這可能對包括我在內的任何人來說都不有趣。
7. 量子計算機在任何方面都被低估了嗎？
當然！（更普遍地說，我們可能會說：沒有什麼炒作如此厲害，以至於它沒有被低估的方面。）
一個美麗的例子，幾乎沒有記者寫過，是我們經常能夠使用量子計算來更好地理解甚至經典計算。例如，我們知道某些型別的糾錯碼不存在，僅僅是因為如果它們存在，那麼就會有更好的量子糾錯碼——但後者我們知道如何排除。這只是眾多例子之一，說明即使在實用的量子計算機出現之前，量子計算的理論也已成為經典理論計算機科學的重要組成部分。
更廣泛地說，我認為人們低估了量子計算，因為它純粹是透過應用的角度來看待它的。量子計算機可以被視為我們將在我們一生中看到的對量子力學最嚴格的測試。並且有一些聰明人認為這是不可能實現的——這對我來說，只會增加進一步嘗試實現它的興趣！如果建造LHC或LIGO是值得的——這些偉大的機器到目前為止，主要以令人信服的方式證實了我們現有的理論——那麼建造可擴充套件的量子計算機，從而證明我們的宇宙確實在表面之下具有這種巨大的計算能力，似乎至少同樣值得。當然，有一些很酷的應用（也許最重要的應用是量子模擬），但這些只是錦上添花！即使沒有發現任何應用，甚至即使已經發現的應用最終不具有重大的經濟重要性，建造量子計算機的理由仍然很充分。但不幸的是，這個現實很難進入媒體和資助機構的視野，他們通常希望將量子計算硬塞進“技術”類別，而不是“科學”類別——就好像它只是最新的、最快的微晶片，而不是根本上的新事物。
8. “大資料”能幫助社會科學變得科學嗎？
我不是專家，但我的印象是，在許多情況下，它已經在這樣做了。例如，我對我在康奈爾大學的前教授之一喬恩·克萊因伯格的工作非常感興趣，他透過檢查Facebook圖譜瞭解了社群的結構。同樣，我的朋友埃雷茲·利伯曼-艾登與史蒂芬·平克等人一起，率先使用谷歌圖書透過檢查特定詞語隨時間推移的使用頻率的興衰來分析歷史趨勢。
另一方面，我們應該清楚地認識到，缺乏資料只是使社會科學如此困難的因素之一——我認為比自然科學更難！在我看來，更大的因素是，與（比如）粒子物理學不同，沒有人會從頭開始研究社會世界：我們只是“已經知道太多不正確的事情”的情況下接近它。
在社會科學中，絕對存在一種偏見，傾向於發表證實當前受過教育的觀點的結果，或者以會被視為古怪或有趣而不是冷酷、殘酷或政治上不敏感的方式偏離共識的結果。我非常欽佩那些能夠突破這一點並教給我們新知識的社會科學家——例如，朱迪思·裡奇·哈里斯的工作，它表明兒童的“非共享環境”（同齡人群體等等）比任何育兒方式在塑造個性方面都重要得多，這與“常識”和一個世紀的弗洛伊德教條相反。我自己做不到這一點。
9. 你是否像一些理論物理學家一樣擔心，我們的宇宙是由超級智慧外星人創造的模擬？
嗯，有兩種情況：要麼我們可以與這些外星人交流，或者透過檢查宇宙獲得他們存在的證據，要麼我們不能。
如果我們能獲得證據，那麼外星人基本上就是傳統宗教的神，只是在諸如他們的動機或他們有多少隻胳膊等細節上有所不同。在那種情況下，對他們持懷疑態度的理由與對傳統宗教持懷疑態度的理由相同：即，證據在哪裡？為什麼這些神/外星人，就像那些將李·哈維·奧斯瓦爾德設定為替罪羊、從內部拆除雙子塔等等的陰謀家一樣，如此出色地隱藏了自己？
第二種可能性是，模擬外星人屬於更高的形而上學領域，即使在原則上，我們也無法透過經驗來接觸到它。在那種情況下，老實說，我不在乎他們！鑑於我們可能提出的任何涉及外星人的世界理論，我們可以透過刪除外星人來簡化該理論。他們在解釋上是無關緊要的。
10. 量子計算研究能幫助物理學家實現統一理論嗎？
現在有一些理論物理學家這樣認為！來自量子計算和量子資訊的思想最近已進入黑洞資訊問題的研究——即，資訊如何從黑洞中出來的問題，因為它需要使物理學的最終定律是時間可逆的。與此相關的是，量子計算思想已經出現在所謂的AdS/CFT（反德西特/共形場論）對偶性的研究中，它將不同維度中看起來完全不同的理論聯絡起來，並且一些人認為這是弦理論最重要的成果。我很高興以外圍身份參與這些發展，作為一個“計算機科學僱傭兵”，幾乎沒有利害關係，但很高興與來自任何學科（生物學家、經濟學家、弦理論家，你能想到的任何學科）的任何人交談，他們偶然發現了有趣的理論計算機科學問題！
我認為量子計算思想最近出現在基礎物理學中有幾個原因。首先，量子計算提供了可能是迄今為止發明的最清晰的語言——即量子位元、量子電路等等的語言——用於談論量子力學本身。這種語言已經滲透到光學、凝聚態物理學、量子化學和各種其他事物中；在量子引力中看到它也不足為奇。其次，我們從量子引力中學到的最重要的東西之一——這源於斯蒂芬·霍金和已故的雅各布·貝肯斯坦在1970年代的工作——是在量子引力中，與任何以前的物理理論不同，可以在有界空間區域中儲存的總位元數（或實際上是量子位元數）是有限的，而不是無限的。實際上，黑洞是物理定律允許的最密集的硬碟，它每平方米事件視界儲存“僅僅”1069個量子位元！並且由於暗能量（1998年發現的，正在以指數速度將星系推開的東西），我們整個可觀測宇宙中可以儲存的量子位元數量似乎最多約為10122。
因此，這立即暗示了宇宙在普朗克尺度（10-33米或10-43秒）上的圖景，即由量子邏輯閘作用的巨大但有限的量子位元集合——換句話說，就是一個巨大的量子計算。
（話雖如此，我對關於宇宙是否“真的”是計算的沒完沒了的哲學辯論感到冷淡。就像，一旦你完全認同還原論程式，宇宙可以被視為某種計算，這完全是顯而易見且不足為奇的，因此唯一有趣的問題是關於哪種計算！量子還是經典？多少量子位元？等等。）
第三，這是最近幾年才出現的新部分：量子引力的一些概念性問題以一種令人驚訝的非平凡方式涉及到我自己的計算複雜性領域。這種聯絡最初是在2013年由丹尼爾·哈洛和帕特里克·海登在一篇傑出的論文中建立的。哈洛和海登正在解決所謂的“火牆悖論”，該悖論在前一年（哈哈）點燃了理論物理學界。
火牆悖論涉及一個思想實驗，其中愛麗絲——總是愛麗絲——坐在黑洞外面，等待它大部分但不是完全蒸發，並收集它在蒸發過程中發出的所有霍金輻射。對於一個質量與我們太陽相當的黑洞，這將需要大約1067年（我們假設愛麗絲有一個非常長的撥款）。然後，愛麗絲將所有霍金輻射光子路由到她的量子計算機中，在那裡她處理它們，以證明它們確實編碼了關於墜落物質的資訊。然後，作為最後一步，愛麗絲跳入黑洞。關鍵是，如果你結合所有先前被接受的關於黑洞的思想，你現在可以做出一個確定的預測，即愛麗絲將在事件視界處遇到時空的終結（用物理學家生動的語言來說，她將“撞上火牆並燒燬”）。但這完全違反了廣義相對論的預測，廣義相對論認為愛麗絲不應該在事件視界處注意到任何特別的東西，而只應該在奇點處遇到時空的終結。
有各種各樣不太令人滿意的擺脫困境的方法：你可以否認資訊從黑洞中逃逸出來。你可以說廣義相對論是錯誤的，而我們以前稱之為黑洞的東西實際上只是火牆。你可以爭辯說，黑洞內部發生的事情甚至不在科學的範圍之內——因為就像死後的生命一樣，它對於任何“仍然在這一邊”的人來說都無法透過經驗進行檢驗。或者——這似乎是“保守”的選擇！——你可以承認愛麗絲可以透過對霍金輻射進行這種瘋狂的處理來創造一個火牆，但堅持認為，如果她不進行處理，那麼她將像廣義相對論一直說的那樣穿過事件視界。但是，如果你選擇最後一個選項，那麼愛麗絲感知到的時空結構——她遇到的是事件視界還是火牆——將取決於她程式設計她的量子計算機要做什麼。
但我們甚至還沒有談到哈洛和海登的技術貢獻。他們問，假設愛麗絲想程式設計她的量子計算機來建立一個火牆，她的量子計算機需要解決的問題有多難？他們給出了有力的證據表明，這個問題將需要的時間量與黑洞中量子位元的數量呈指數增長——這意味著，不是“僅僅”1067年，而是210^67年！換句話說：他們說，如果理論計算機科學中的標準猜想是正確的，那麼愛麗絲在她跳入之前不可能在這個問題上取得任何進展，黑洞無論如何都已經蒸發了。所以也許這讓我們對整件事感覺好些了！
現在，哈洛和海登關於愛麗絲的計算任務即使對於量子計算機來說也是指數級的證據，依賴於我在2002年證明的用於查詢碰撞對的量子下界。當然，當我證明那個下界時，我不知道它會與黑洞、擾亂時空結構的計算難處理性或類似的東西有任何關係！但是，一旦建立了聯絡，我就別無選擇，只能變得感興趣。最近，我加強了哈洛和海登的結果，因此現在建立火牆的難度不再取決於查詢碰撞對的難度——我在“通用”或“黑盒”情況下證明了這很難，但我們不太確定在與火牆相關的情況下是否很難。現在，論證僅取決於“單向注入函式”的存在：即，易於計算、即使使用量子計算機也難以反轉且沒有所有碰撞對的函式。這似乎幾乎與NP完全問題對於量子計算機來說很難的假設一樣安全。
最近，在與倫納德·薩斯坎德（他一直是整個計算複雜性/量子引力聯絡的教父）的持續合作中，我們給出了量子計算理論也出現在AdS/CFT對偶性中的證據。具體來說，如果你在某些時空中取一些幾何形狀——例如，連線兩個區域的蟲洞，它只是拉伸出來，永遠變得越來越長——在量子場論中有一個“對偶描述”，涉及一堆量子位元上的量子態，隨著時間的推移，它變得越來越複雜。我們在這裡衡量“複雜”的方式是使用所謂的量子線路複雜度：也就是說，量子計算機需要準備所討論的狀態（假設）從全0狀態開始的最小基本運算元。薩斯坎德和我證明，假設某些問題（稱為PSPACE完全問題）對於量子計算機來說像計算機科學家認為的那樣困難，那麼狀態的線路複雜度確實會越來越高，其方式與蟲洞的體積相匹配。
那麼，這是否告訴我們量子線路複雜度在物理定律中起著某種基本作用，類似於更熟悉的量，如長度、體積、能量和熵？我猶豫要這麼說，因為複雜性和體積之間的“觀察到的相關性”可能可以用某些第三個因素來解釋。但至少，量子線路複雜度已經確立了自己作為一種有用的工具。
總而言之，我預測來自量子資訊和計算的思想將有助於——甚至可能是必不可少的——繼續解決量子引力的概念難題。但即使如此，我確信一件事是，這些思想是不充分的！即使量子計算提供了有史以來最好的用於談論量子力學的語言——然而，像任何其他語言一樣，它只取決於你用它做什麼，並且容易受到“垃圾進/垃圾出”問題的影響。此外，與（比如）斯蒂芬·沃爾夫勒姆或埃德·弗雷德金不同，我不期望透過拋棄過去一個世紀在理論物理學中學到的一切，並用經典位元和元胞自動機“重新開始”來取得任何進展。已經花費了如此多的智慧來發現自然的基本規律，如果進一步明確的進展仍然可能，我希望它能“採取我們所擁有的一切”：也就是說，已經理解的關於標準模型和廣義相對論的一切，來自弦和AdS/CFT以及其他量子引力提案的教訓，來自數學新部分的見解（是的，可能包括理論計算機科學和量子計算）……並且不用說，來自實驗的一些新線索也不會有什麼壞處。
11. 科學能解釋為什麼存在事物而不是虛無嗎？
從定義上講，我認為，“科學解釋”意味著因果槓桿：也就是說，你可以撥動以開啟或關閉你試圖解釋的事物的現實的某些方面。例如，地球的傾斜是季節的一個很好的解釋，因為如果你將地球矯正，你將不再有季節。但是，你可以撥動什麼槓桿來讓一切都不存在？無論它是什麼，槓桿本身都可能是一個“事物”！即使撥動槓桿導致一切（包括槓桿本身）消失，槓桿仍然會存在，並且其先前的存在仍未得到解釋。
因此，剩下的只有邏輯或數學解釋。我曾聽人們詩意地談論發現物理學方程的可能性，這些方程如此引人入勝，以至於它們“迫使”存在一個宇宙來描述它們，或者類似的東西。但這總是讓我覺得只是一個範疇錯誤！最美麗的方程對於它的任何解都沒有任何物理現實，或者沒有任何人有意識地體驗到的現實感到非常高興。（當然，如果什麼都不存在，那麼我們就不會在這裡談論它——但這種觀察雖然正確，但實際上不值得用“解釋”這個名稱來修飾！）
所以我認為不是：由於解釋的本質，不可能存在對為什麼存在事物而不是虛無的解釋（科學或其他）。
12. 量子計算研究能幫助解決身心問題嗎？
怎麼，僅僅破解世界上大多數密碼學、在原子尺度上模擬宇宙，甚至可能提供關於量子引力的關鍵見解還不夠嗎？你還想讓我們解決身心問題？？
我應該承認，我對身心問題甚至可能存在“解決方案”極度懷疑。原因是，無論愛麗絲提出什麼關於意識的科學理論，鮑勃總是可以跳出來說“啊哈，但你只是給了我另一種因果機制；你還沒有解釋是什麼真正點燃了心靈的火花！”
另一方面，我可以告訴你，大衛·德意志，他與理查德·費曼一起是量子計算的發明者之一，他對這個主題感興趣的原因與身心問題深深地糾纏在一起（哈哈）。德意志過去是，現在仍然是量子力學多世界解釋的堅定支持者。正如你所知，多世界解釋假設量子態永遠不會在“測量”時“坍縮”——相反，我們應該將量子力學的方程一致地應用於整個宇宙，在那種情況下，宇宙本身必須處於量子疊加態，包含數萬億個平行宇宙的我們，過著略有不同的生活。德意志提出了一個問題，我相信會引起你的共鳴：如何才能透過實驗檢驗多世界圖景？
德意志有以下想法：假設你可以在自己身上進行量子力學干涉實驗。也就是說，與其傳送光子或富勒烯或任何東西，以一定的振幅穿過狹縫A，以另一種振幅穿過狹縫B，不如假設你可以對自己的大腦做同樣的事情。並假設你可以然後使你的經驗的兩個平行“分支”重新匯合並干涉。在這種情況下，似乎你不能再使用傳統的哥本哈根解釋來描述你的經驗，根據該解釋，“到此為止”——振幅波機率性地坍縮為明確的結果——在你測量的系統和你自己的意識之間的某個地方。因為在這種情況下，你可以在哪裡放置“坍縮”？如果觀察者就是量子系統，你就不能擁有玻爾和海森堡著名的“觀察者”和“量子系統”之間的分界線！
現在，你的大腦是一個如此龐大、炎熱、潮溼的物體，具有如此多與外部環境耦合的不受控制的自由度，以至於即使是遙遠未來的超級文明也可能永遠無法進行我剛才描述的實驗。但是，好吧，如果我們能夠構建一臺人工智慧計算機，讓每個人都同意這臺計算機是“有意識的”，然後讓它處於思考兩種不同想法的疊加狀態並測量干涉模式呢？到那時，每個人都將不得不接受，有意識的實體可以像多世界解釋一直說的那樣存在於疊加態中！
正如你所看到的，德意志並沒有試圖“解決”身心問題，但他可能指出了它的一個新方面。幾百年來，人們一直在問：你擁有心靈、靈魂，是否與其他人知道你的完整“程式碼”相容：例如，你大腦中每個亞原子粒子的確切狀態？量子力學讓我們提出了一個相關的問題：你擁有心靈是否與其他人能夠在疊加狀態下操縱你，看到你思考不同想法的兩個版本之間的干涉相容？
現在，在思考後一個問題一段時間後，我們可能想退後一步，問一些“更容易”的變體。例如，如果不是心靈，那麼至少可能存在一臺計算機，它可以執行幾種不同計算的疊加，以便我們隨後可以透過檢查分支之間的干涉來學習一些有趣的東西嗎？這樣的計算機真的可以建造嗎？因此，這有點像是德意志如何提出量子計算的卡通版本。
為了消除任何誤解的可能性：我的預測是，是的，有用的量子計算機最終將被建造出來，它們的存在可能會對量子力學在我們文化中的感知方式產生一定的影響，並且因此，對人們如何談論意識是否會使狀態向量坍縮以及諸如此類的事情產生影響。但總的來說，身心問題將仍然像只有經典計算機而沒有量子計算機的世界中一樣，或者像我們之前的世界中，即根本沒有可程式設計計算機的世界中一樣，具有爭議性且似乎無法解決。
13. P對NP問題為什麼重要？它可解嗎？
P對NP問題是數學中最重要的未解決問題之一的競爭者。對於在家收看的人來說，P代表多項式時間。它是數字計算機可以“高效”解決的所有是或否問題的類別——意思是，使用步驟的數量最多像指定問題所需的位元數的某個固定冪次方增長。一些例子是：我給你一張地圖，我問每個城鎮是否與每個其他城鎮的距離最多為200英里。或者我給你一個正整數，我問它是否是質數。NP代表非確定性多項式時間。它是是或否問題的類別，對於這些問題，如果答案是“是”，則存在一個計算機可以有效檢查的簡短證明。NP問題的一個例子是：我給你一個正整數，我問它是否至少有五個除數。沒有人知道後一個問題的快速演算法：實際上，這種問題的假定難度（對於經典計算機而言，無論如何！）是大多數現代密碼學的基礎。儘管如此，如果答案是“是”，你可以透過向某人展示除數來證明這一點。
顯然，P 包含於 NP，因為如果你自己能解決一個問題，你也能確信它是可解的。 問題是 NP 是否包含於 P：換句話說，如果計算機可以快速地檢查某個答案，它們也能快速地找到答案嗎？ 大多數人推測答案是否定的——也就是說，P≠NP——因為這似乎是顯而易見的，有些謎題，比如（舉例來說）一個巨型數獨，很容易檢查別人是否解決了它，但自己解決它將需要檢查天文數字般的可能性。 我喜歡開玩笑說，如果我們是物理學家，我們早就宣佈 P≠NP 是一條“自然法則”，併為我們的“發現”頒發諾貝爾獎了！ 然而，經過半個多世紀，仍然沒有人從數學上證明 P≠NP：沒有人排除所有這些 NP 問題可能存在一種超快速演算法，可以避免暴力搜尋並直接找到答案。
為什麼這個問題很重要？ 克雷數學研究所將其選為我們這個時代七大數學難題之一（與黎曼猜想和其他五個問題並列），每個難題都有一百萬美元的獎金——但老實說，這還不是最重要的。 首先，P 與 NP 問題是七個克雷難題中唯一一個具有明顯實際意義的問題。 例如，破解幾乎任何密碼都可以表述為一個 NP 問題。 因此，如果 P=NP——而且，如果證明它的演算法是“實用的”（意味著，不是 n1000 時間或任何類似的荒謬情況）——那麼所有依賴於對手計算能力有限的密碼都將被破解。 與（比如）肖爾的因子分解演算法不同，這不僅適用於今天流行的特殊形式的密碼學，而且也不需要密碼破譯者構建一種新型計算機。 這將意味著我們嚴重低估了現有計算機的能力。
除了密碼學之外，我們嘗試用計算機做的絕大多數“最難”的事情——例如，設計一種以正確方式與受體結合的藥物，設計一種最大限度減少阻力的飛機機翼，找到神經網路中引數的最佳設定，安排工廠的生產線以最大限度地減少停機時間等等——都可以表述為 NP 問題。 如果 P=NP（並且演算法是實用的，等等），我們將擁有一種通用的方法來快速且最佳地解決所有此類問題，而無需對各個問題領域進行任何特殊的深入瞭解。
但即使是這些應用也並非我個人最感興趣的，我更感興趣的是 P 與 NP 問題提出的關於數學創造力本質的問題。這就是庫爾特·哥德爾在 1956 年提出的動機，當時他在一封現已著名的給約翰·馮·諾伊曼的信中首次提出了 P 與 NP 問題。 正如哥德爾在他的信中指出的那樣，如果數學證明以足夠吹毛求疵的方式書寫（就像在羅素和懷特海的《數學原理》中一樣），那麼很容易編寫一個快速計算機程式來逐行檢查給定的證明是否有效。 這意味著也有一個程式來檢查給定的陳述是否有一個長度最多為 n 個符號的證明：這樣的程式只需要嘗試每個可能的符號組合，一個接一個（就像在博爾赫斯的《巴別圖書館》中一樣），看看其中是否有任何一個構成有效的證明。 不明顯的是，是否存在一個程式可以在存在長度為 n 的證明時，使用步驟數僅以 n 或 n2 而不是像 2n 那樣增長的方式來找到長度為 n 的證明。 這個問題本質上就是 P 與 NP 問題。
因此，如果你找到了一個快速的計算機程式來找到簡短的證明，那麼是的，那將解決七個百萬美元獎金問題中的一個。 但它也將解決其他六個！ 因為這將意味著，如果黎曼猜想、霍奇猜想等等有合理長度的證明，那麼你可以直接程式設計你的計算機來為你找到這些證明。 哥德爾的說法是，如果 P=NP 以一種實際的方式成立，那麼“數學家的腦力勞動可以完全被機器取代（除了公理的假設）。”
的確，很容易變得得意忘形，並對 P 與 NP 問題的形而上學的巨大性進行過於詩意的描述——正如我有時被指責的那樣！ 因此，讓我澄清一下：P 與 NP 問題並不是在問人類的思維是否可以解決數字計算機無法解決的問題，這才是圍繞人工智慧的更常見的問題。 即使（像我們大多數人認為的那樣）P≠NP，這仍然可能無法阻止奇點或機器人起義，因為機器人不需要在多項式時間內解決所有 NP 問題：它們只需要比我們更聰明！ 相反，如果 P=NP，那將意味著你的計算機可以有效識別的任何型別的創造性產品，它也可以有效創造。 但是，如果你想構建一個 AI 貝多芬或一個 AI 莎士比亞，你仍然會面臨編寫一個計算機程式來識別偉大的音樂或文學作品的挑戰。
所以，這就是 P 與 NP 問題的重要性。 它可解嗎？ 簡短的回答：目前，沒有令人信服的理由認為它不可解！ 但它幾乎肯定不會在短期內得到解決。
P 與 NP 問題不可解可能意味著，無論真相是什麼，都無法從通常的集合論公理中證明出來。 哥德爾告訴我們，對於基本上任何未解決的數學問題來說，這確實是一種可能性，只有少數例外（例如，白方在國際象棋中是否必勝的問題，這可以簡化為龐大但有限的計算）。 但是，好吧，在安德魯·懷爾斯於 1993 年出現並解決了費馬最後定理之前，費馬最後定理也同樣有可能無法解決，龐加萊猜想以及這個行業中的幾乎所有其他問題也是如此！ 事實是，自從 1931 年被發現以來，“哥德爾小妖精”只非常罕見地探出頭來，而且通常是針對涉及超限集合論的問題，而 P 與 NP 問題並非如此。
所以我想說，這就像科學中的任何其他事物一樣：當然，在你解決問題之前，你無法確定你的問題是否可解。 但是，只要你在此過程中不斷發現有趣的東西（就像我們現在這樣），放棄就很傻了。
還有兩點要補充。 首先，幾乎沒有理論計算機科學領域的人——不包括那些怪人，他們每週都會用他們的信件填滿我的收件箱！——花時間直接嘗試證明 P≠NP。 為什麼不呢？ 原因與如果你還沒有踏上火星，就不會開始載人前往另一個星系的任務的原因相同。 有比 P≠NP “更容易”的猜想——例如，專注於嚴格限制類型的演算法——我們已經不知道如何證明，所以這些是明顯的起點。 數學家和計算機科學家已經在這些更容易的猜想上取得了進展，儘管這些進展花費了數十年，並且遇到了深刻的障礙——其中一些障礙被英勇地繞過了，卻又遇到了新的障礙，等等。 一方面，這種進展讓我樂觀地認為，進一步的突破是可能的；另一方面，它也讓人感覺到還有多長的路要走。
這引出了第二點：即使假設 P≠NP，我認為對於為什麼證明仍然難以捉摸也沒有什麼神秘之處。 我的意思是，費馬最後定理從提出到證明花了 350 年，而化圓為方的不可能性花了兩個千年。 而我們這裡才過了多久，半個世紀？ 而且 P≠NP 本身不是告訴我們，即使是容易識別的解決方案也可能難以置信地難以找到嗎？
更嚴肅地說，20 世紀 70 年代人們意識到，借用自數理邏輯的技術——哥德爾和圖靈在 20 世紀 30 年代如此出色地運用了這些技術——本身不可能解決 P 與 NP 問題。 然後，在 20 世紀 80 年代，使用組合數學的技術證明限制類型演算法的侷限性取得了一些驚人的成功。 一些專家認為，P≠NP 的證明即將到來。 但在 20 世紀 90 年代，亞歷山大·拉茲博羅夫和史蒂文·魯迪奇發現了一些令人震驚的事情：來自 20 世紀 80 年代的組合技術，如果再稍微推進一點，就會開始“自食其果”，並且在證明 NP 問題更難的同時，也會證明它們更容易！ 由於有一個證明也證明了它要證明的相反結論是不可取的，因此再次需要新的想法來打破僵局。
到 21 世紀初，我們已經獲得了既規避了 20 世紀 70 年代確定的邏輯障礙，又規避了 20 世紀 90 年代確定的組合數學障礙的結果。 但隨後，我和阿維·威格德森在 2007 年證明，存在第三個障礙，即使是那些新結果也受到該障礙的限制。 然後在 2011 年，瑞安·威廉姆斯取得了下一個突破：基本上，他將一個遠小於 P 的問題類與另一個遠大於 NP 的問題類分開了。 這很重要，與其說是結果本身——與 P≠NP 相比，結果仍然顯得可悲地微弱——不如說是他的證明規避了進一步進展的所有已知障礙。
現在，有人嘗試使用代數幾何、表示論和數學其他部分中最強大的武器來攻擊類似於 P 與 NP 的問題，我們還不知道它將走向何方，但與此同時，每隔幾年就會出現驚喜，並且以前看起來不可能解決的問題突然得到解決，以及與其他數學領域、實際密碼學和演算法設計的意外聯絡，當然還有量子計算迫使我們從不同的角度重新審視整個主題，總而言之，這足以讓該領域蓬勃發展。
總而言之，我認為 P 與 NP 問題不是你的“科學終結論”的好例子！ 首先，這裡沒有“諷刺科學”的危險：就它所觸及的更廣泛的問題而言，P 與 NP 問題仍然“只是一個數學問題”，這意味著我們確切地理解了正在詢問什麼以及什麼是或什麼不是解決方案。 而且數學是累積的。 有些問題，一個見解和下一個見解之間有兩百年的差距；其他時候，想法每小時都會出現——但無論哪種方式，數學理解的海洋都在單調上升，我們已經看到它達到了費馬最後定理這樣的高峰，這曾經是絕望的代名詞。 我絕對看不到任何理由說明為什麼同樣的海洋有一天不能吞沒 P 與 NP 問題，只要我們的文明能夠持續足夠長的時間。 事實上，我們的文明是否能夠持續足夠長的時間是我最大的不確定性。
14. 你相信奇點嗎？
我認為，如果文明能夠持續足夠長的時間，那麼當然：最終我們可能需要擔心創造出一種對我們來說就像我們對鼻涕蟲一樣的人工智慧，以及如何增加這種人工智慧對人類價值觀“友好”的可能性（而不是，比如說，將整個可觀測宇宙轉化為回形針，因為那是它被錯誤地程式設計想要的東西）。 此外，總有一天我們也許能夠將我們的意識轉移到計算機雲中，並在模擬天堂中生活數十億年。 我不知道數學或物理定律中有任何東西可以排除這些可能性，這只是另一種說法，就我所知，它們是可能的！
我甚至支援一些人花一生時間思考這些可能性。 我與許多以這種方式度過一生的人很友好；當他們路過城鎮（或者當我路過他們聚集的灣區）時，我喜歡與他們交談。 也許他們正在做的關於“人工智慧安全”的工作會對今天的世界產生意想不到的衍生應用——更奇怪的事情也發生過。
還有一件事：如果你想讓我匆忙為奇點社群辯護，方法是告訴我他們是一個怪異的極客邪教，崇拜一個高中輟學生和他的哈利波特同人小說，那麼怎麼可能有人認真對待他們的想法呢？ 不僅僅是人身攻擊論證的無效性會讓我怒火中燒——更重要的是，這種特定型別的人身攻擊（“這些極客違反了我們的社會規範，因此我們不需要考慮他們所說內容的真假”）在幾個世紀以來有著如此糟糕的記錄。
聽著，我曾多次與埃利澤·尤德科夫斯基辯論；我和他的意見分歧多於意見一致（當然，這部分是因為不需要在我們許多意見一致的領域浪費時間）。 但是，如果你關心大問題，埃利澤顯然是你應該閱讀的人！ 而且，他是否高中畢業與該決定無關，重要的是，他可以穿著蜘蛛俠服裝，同時用水彩塗抹他的論點。
話雖如此，我自己的觀點是，如果我們可悲的文明能夠倖存足夠長的時間，以至於不友好的人工智慧成為主要擔憂，那麼我們可能首先需要處理許多其他存在的危險。 比如，我不知道，全球變暖、淡水枯竭、擁有核武器的神權政治家，以及啟蒙運動事業的不斷倒退？ 在這種情況下，直接研究人工智慧安全可能就像直接研究 P 與 NP 問題一樣：為什麼不從可能本來就是先決條件的“更容易”的挑戰開始呢？
說到這裡，當我看到今天人工智慧領域取得的激動人心的進展時，我看到了很快就需要處理的各種倫理問題——比如，深度神經網路如何向你解釋它為什麼拒絕了你的貸款申請？ 無人駕駛汽車應該使用功利主義還是義務論倫理來處理碰撞事故？ 但這些都是我們可以嘗試、從錯誤中學習並迭代的問題——可以說是人類掌握任何東西的唯一方法。 這使得這些問題與奇點具有非常不同的性質，奇點（經常強調）我們只有一次機會做對。
我想說，問題在於，作為一個物種，我們不知道如何做對我們只有一次機會做對的事情。 當然，如果我們需要在（比如）十年後做對某件事，我們將別無選擇，只能嘗試。 但至關重要的是，我的奇點朋友對開發人類水平人工智慧的估計時間表總是讓我覺得……過於激進了。 這不像我有一個備選時間表，甚至是對時間表的機率分佈，我可以對此表示更大的信心。 只是不確定性現在對我來說太大了，以至於我不明白我們如何才能有效地利用我們的估計來指導我們的行動。 因此，例如，無論我可能對友好人工智慧進行什麼研究，我怎麼知道它實際上不是在增加人工智慧災難的可能性——例如，過早地揭露人工智慧的秘密，或者給世界一種虛假的安全感？ （這類似於舊問題：即使你原則上同意帕斯卡關於他的賭注的觀點，你怎麼知道你沒有向錯誤的上帝祈禱，從而給自己帶來地獄之火呢？） 這不僅僅是一概而論的懷疑論：相反，它專門針對我既沒有嚴格的數學也沒有經驗資料來向我展示我做錯了什麼以及如何改進以備下次的問題。
無論如何，這些就是為什麼，即使我完全同意奇點是可能的，它可能也沒有進入讓我夜不能寐的前十名。
15. 你相信自由意志嗎？
根據定義，如果你知道宇宙的完整狀態，你就可以用它來計算我未來將要做的一切。 （或者至少，計算我可能做的每件事的準確機率，這對我來說似乎同樣具有約束力！） 從這個意義上說，我們今天所做的一切都是由宇宙在大爆炸時的狀態決定的——或者至少是機率性地決定的——無論我們生活在什麼樣的世界，這都是必然成立的。
另一方面，正是因為這種決定論在任何可想象的宇宙中都成立，我的觀點是，它不是一種具有“獠牙”的決定論，或者說，它不可能真正威脅到任何值得談論的自由意志概念。 坦率地說，我不在乎上帝是否知道我未來的選擇，除非上帝的知識能夠以某種方式在物理世界中顯現出來，並被用來預測我的選擇！
對我來說，關於自由意志的有趣問題都與作為一個宇宙內的存有，你是否可以足夠詳細地瞭解宇宙的狀態來預測我將要做什麼有關：例如，你是否可以在不殺死我的情況下獲得關於我大腦的所有資訊。 因為再說一遍，我的選擇顯然是由某些物理事物決定的。 但由此可見，“決定論”不可能成為相關的問題，因為它太微不足道了：真正的問題在於其他人知道你將在你做之前要做什麼的能力。
因此，假設在遙遠的未來，有可能將你自己上傳到谷歌雲，製作無限數量的你的大腦狀態副本，向前或向後執行它們，並使用這些副本來準確預測你在給定時間對哪個刺激會做出什麼反應（或者甚至只是你做一件事與做另一件事的機率）。 我不是在談論使用 fMRI 掃描來猜測你將在幾秒鐘後按下哪個按鈕，三分之二的時間：我談論的是接近完美的、科幻小說級別的準確性。
在那種情況下，我很難看到科學還能說些什麼來支援“自由意志不存在”！ 是的，我知道有些人熱情地捍衛這樣一種立場，即即使隔壁房間的計算機完美地預測了他們在做任何事情之前會做的一切，“他們仍然擁有自由意志”，因為隔壁房間的計算機與此有什麼關係呢？ 但對我來說，這似乎只是未能將思想實驗進行到其邏輯結論。 問題在於，按照純粹的行為標準（比如說，圖靈測試的標準），計算機完全有權被稱為“你”，就像血肉之軀的版本一樣！ 無論你最深沉、最私密的話是什麼——對你的配偶的愛的宣言，無論是什麼——計算機（假設）也會以同樣的方式說出來，以至於你的配偶甚至無法分辨他們是在和誰說話。
簡而言之，在我看來，預測機器將推翻許多人精心設計的兩態解決方案，在這種方案中，你的選擇是“理論上可預測的，但實際上不可預測的”，因此“就好像你擁有自由意志一樣”，即使你沒有，我們都可以高興地回家了。 在一個擁有預測機器的世界裡，你的選擇將在實踐中是可預測的，而且不會像你擁有自由意志一樣。 你所做的一切都可以完全追溯到你之外的因果前因，加上純粹的隨機性——不是在某種哲學想象中，而是真實地、日常地發生。 因此，與其折磨文字，為什麼不簡單地承認，在這個世界裡，自由意志將被揭露為一種幻覺呢？
反之亦然：如果掃描我的大腦狀態、像計算機軟體一樣複製它等等被證明在根本上是不可能的，那麼我不知道科學還能說些什麼來支援“自由意志是真實的”！
幾年前，我寫了一篇關於這些問題的長篇文章，題為《量子圖靈機中的幽靈》。 在那裡，我採取的立場是，我們尚不清楚在多大程度上可以掃描、複製和預測像人腦這樣的東西而不破壞其狀態：這是一個開放的經驗問題。 一方面，量子力學的不可克隆定理表明，你不能精確複製一個未知的物理系統——即使你錯過了一個微小的細節，原則上也可能被混沌放大，並且可能完全改變一個人的行為。 另一方面，我的奇點朋友預計，大腦中與認知相關的所有資訊都將儲存在宏觀自由度中——比如突觸的強度和連線模式——我們可以很容易地想象遙遠未來的奈米技術掃描和複製到所需的任何精度。 因此，我希望科學和工程的進步能教會我們更多——就像物理學、生物學、數學和其他領域的進步改變了其他曾經看起來空靈的哲學辯論的基礎一樣。
（正如我曾經看到有人精彩地表達的那樣：在哥德爾定理之後，所有不同的數學哲學家陣營仍然在桌旁，但至少他們都需要重新洗牌！ 我們可以希望科學進步將在各種自由意志陣營中引起類似的洗牌。）
總而言之，我想說，你可以用枯燥的、同義反復的方式來定義“自由意志”，在這些方式中，我們要麼顯然擁有它，要麼顯然沒有它，而無需離開我們的扶手椅並研究世界！ 但是，也有一種有趣的、富有成效的方式來定義“自由意志”——作為外部主體對我們某些選擇的原則上不可預測性，超越了僅僅是機率性的——今天尚不清楚我們是否擁有這種自由意志，但未來的科學可能會告訴我們。 這似乎是一個值得欣賞的點。
16. 你的烏托邦是什麼樣的？
由於我與奇點人士交往如此之多，我的一部分本能地回應道：“烏托邦”只能意味著無數有情眾生生活在他們自己選擇的模擬天堂中，積累無限的效用。 如果這樣一個存在想要挑戰和冒險，那麼它就會得到挑戰和冒險；如果想要不停的性愛，那麼就會得到不停的性愛；如果想要 P≠NP 的證明，那麼就會得到 P≠NP 的證明。 （或者這個存在可以選擇所有三者：畢竟這是烏托邦！）
然而，在較短的時間範圍內，也許我能做的最好的事情就是談談我喜歡什麼和討厭什麼。 我喜歡當人類在數學、歷史或任何其他領域獲得新知識時。 我喜歡當重要決定落入那些不斷自我懷疑並擔心自己的“部落”可能會犯錯，對科學感到好奇並具有諷刺和荒謬感的人手中時。 我喜歡當社會的棄兒，比如艾倫·圖靈或邁克爾·伯裡（他預測了次貸危機），透過不合時宜的正確迫使其他人關注他們時。 每當我讀到又一篇關於“心胸狹隘的 STEM 極客”的問題——我們基本上是自戀的孩子，缺乏同情心和社交技能等等——的文章時，我都會對自己說，“那麼讓其他人像我認識的大多數 STEM 極客一樣狹隘和自戀吧；我對人類沒有進一步的願望了。”
另一方面，我討厭任何事物的不可逆轉的損失——無論是個人死亡、亞歷山大圖書館的焚燬、種族滅絕、地球變暖導致沿海城市被淹沒，還是物種滅絕。 我討厭當權者是那些只憑直覺、信仰、部落或辯證唯物主義行事的人，他們甚至對他們學習世界的錯誤糾正機制的缺乏感到不自在。 我討厭當孩子們對某個話題充滿熱情時，這種熱情在學校裡被扼殺，然後當他們無論如何成功地追求這種熱情時，他們被稱為自命不凡、享有特權的精英。 我討厭同樣校園現象的“宏觀”版本，它在各種文化和歷史中反覆出現：某些少數群體被唾棄和鄙視，設法在世界重視的某件事上取得成功，然後因其成功而受到更多的鄙視。
因此，在奇點到來之前，我想我的烏托邦願景僅僅是更多我喜歡的東西和更少我討厭的東西！
附錄： 在我釋出問答後，阿倫森透過電子郵件向我傳送了以下關於科學終結論的澄清：
順便說一句，你說我不同意你關於科學終結論的觀點，但這隻說對了一部分。 我實際上認為你比大多數科學家更正確，他們願意承認今天被呈現為“革命性”的科學有多少是由 20 世紀早期或更早時期的理論的證實、微小調整或應用組成的，這些理論自那時以來一直保持穩定。
話雖如此，我也認為
- 數學（及其表親計算機科學）是無限的，並且像人們期望的那樣健康，考慮到它們的無限性。
- 僅在我有所瞭解的領域，NP 完全性、公鑰密碼學、肖爾演算法、暗能量、黑洞的霍金-貝肯斯坦熵和全息對偶性是 20 世紀 70 年代至 90 年代的六個基本發現的例子，它們似乎能夠與早期發現的幾乎任何東西相提並論（如果不是完全像相對論或進化論那樣）。
- 如果文明能夠持續足夠長的時間，那麼絕對沒有理由說明為什麼不可能對自然世界進行更根本的發現，就像相對論或進化論一樣。 一個可能的例子是實驗證實的關於空間和時間離散結構的理論，黑洞熵讓我們有理由懷疑它在那裡。 另一個例子是發現外星生命，和/或一個成功解釋了生命在我們的宇宙中有多普遍的理論。 但當然，我不知道我們是否能活得足夠長，讓這些事情中的任何一件發生，就像我不知道我們是否能活得足夠長來證明 P≠NP 一樣。
在這裡，我拋開了僅僅是個人/情感方面的因素，即希望你是錯的，並將我自己的精力投入到科學的某些部分，在這些部分中，你的論點對我來說比在其他地方更錯誤！
進一步閱讀:
請參閱我與 薩賓·霍森菲爾德、 史蒂文·溫伯格、 喬治·埃利斯、 卡洛·羅韋利、 愛德華·威滕、 加勒特·利西、 保羅·斯坦哈特、 李·斯莫林、 埃利澤·尤德科夫斯基、 斯圖爾特·考夫曼、 克里斯托夫·科赫 和 魯珀特·謝爾德雷克 的問答。