如流为方，量子为向，中国首个量子机器学习开源框架的诞生始末

必须得承认，作为普通人，我对学霸尤其是科学家们的一切都充满好奇。

既往印象中，科学家们总是深居简出，对自己的生活也讳莫如深，偶尔出现在公开场合，也是像《生活大爆炸》中的谢耳朵那样满口术语，跟佩妮一样的普通人有着厚厚的次元壁。

直到跟百度研究院的几位量子计算科学家聊了聊，解锁了他们的工作密码，我这才意识到，时代变了，原来搞科研也可以这么有意思！所谓“遇事不决，量子力学”的量子计算，更不是“玄学”。

量子计算科学家平时究竟在忙些什么？量子计算能够对我们的生活有什么帮助？让我们从真实的故事出发，尝试为大家揭秘。

缘起：在企业研究院搞科研是种什么体验？

量子计算究竟有什么用？

想必不少同学都听过百度的自动驾驶以及最近下场造车的消息，为了保障乘客安全，自动驾驶车辆要配备大量传感器、激光雷达、视觉硬件等等，这对算力和算法提出了巨大的要求。据测算，全自动驾驶时代，每辆汽车每天产生的数据量高达4000GB。而另一方面，传统计算所遵循的摩尔定律不断接近极限。

一边是指数级增长的算力需求，一边是挤牙膏式的计算突破，这种矛盾该怎么解决呢？和传统计算方式迥然不同的量子计算，被视作下一代计算技术，成为谷歌、IBM、微软等科技巨头争先布局的科技“制高点”。

说到这里，也就不难理解，为什么百度会率先垂范，在2018年成立量子计算研究所了。

那么，量子计算研究所的同学们，日常工作是什么呢？是对着黑板苦思冥想那些未解之谜？还是一门心思扎在实验室从此不问世事？

都不是，其实，即使是像量子计算这样看似“高深莫测”的技术，百度科学家们的研究思路依旧是直指“落地”二字。

这就不得不提到科技企业最常使用的工作方式OKR了。

如果说百度量子计算研究所最大的“O”，是为百度做好迎接量子计算时代的准备，不断将量子计算与百度的核心技术和业务相融合。

那么基于这个目标，也衍生出了一些关键成果的“KR”。其中，将量子计算与人工智能相结合，让两大关键技术彼此促进、协同进化的“量桨”，就是举足轻重的一个“KR”。

简单来说，量桨平台是为了在人工智能与量子计算之间搭建一座桥梁，让科研人员和开发者便捷地开发量子人工智能应用，同时为量子计算爱好者提供了一条可行的学习途径。

深度学习就够前沿了，加上让全世界最强大脑都为之研精竭虑的量子计算，最终还要以便捷易用的工具来为大众所用？这难度听起来不亚于普罗米修斯盗来天火之后再修一座火电厂。

寻路：征服星辰大海从伐木做舟开始

2020年5月，仅仅用了两个多月的时间，国内首个、也是唯一的量子机器学习开源框架：量桨（Paddle Quantum）就在2020深度学习开发者峰会上与大众见面了。

落地后的量桨，正如量子计算研究所所长段润尧所说，确实具备了前文提到的“火种”一般激活量子深度学习的能力，不仅支持开发者高效搭建与训练量子神经网络，还提供易用的量子机器学习开发者套件与量子优化、量子化学等前沿量子应用工具集，帮助开发者轻松地开展研究。

两个月，从0到1；不到一年，5次迭代。这种工作效率，令我等凡人只能“respect”起立致敬。

不过，星辰大海的目标从来不是一蹴而就的，最基本的工作往往是从伐木做舟开始，量子计算研究所遇到的第一个问题——由谁来做。

段老师透露了百度量子计算研究所的工作方法，那就是每个项目会交由某个同学来全权负责，但团队间也会相互协作。比如量子深度学习平台的开发，就是百度量子计算研究所与百度飞桨团队一起完成的。

一约既定，万山无阻，来自百度的两支科研团队就这样登上了“量桨号”的航船，驶向星辰大海的彼方。

启航：如流为方，量子为向，凝视同一个未来

上传下达，是困扰所有大公司的问题，借助OKR管理方式，一切似乎就好办多了。段老师本人，就成为了整体战略与个体目标之间承上启下的连接点。

“在大的百度量子战略确定下来之后，我会在我们百度的智能工作平台‘如流’上，用OKR&周报功能综合确立一个研究所的OKR，量子计算研究所的团队同学们则会根据自己的实际情况以及外部环境的挑战，制定一个OKR初稿和我讨论，确保每一个人的OKR是和整体战略目标相匹配的，且有足够个人的主观能动余地。”

怎么保证这种共识在执行过程中不会产生偏离？段老师分享了许多团队对齐信息的诀窍。

首先自然是打工人们都十分熟悉的——例会。

对于百度量子计算研究所的同学们来说，例会就是在项目执行过程中不断对齐信息。如流的OKR系统和周报系统实现了有机关联，周报可以清晰地体现出每一个“O”（目标）的每一个“KR”（关键成果）推进到了什么程度，以此来开展每周一的工作计划讨论例会。

为了不让会议陷入冗长和无效，段老师对例会也有着严格的要求。比如会议人数保持在8个人以内，超出这个数量往往大家都记不住其他人说了什么。

除此之外，团队成员也会在每周五的总结分享例会中，分享一下本周的产出和心得。当然，不是流水账式地汇报工作，而是讲讲自己本周最有意思的事情。

比如令段老师印象极为深刻的，是量桨项目负责人王鑫在一次例会中，分享了如何将“上、止、正”（追求上进、停下来思考、行正道）的做事理念，用在项目的产出过程中。用20%的时间把能产生80%影响的那部分工作先做出来，获得更多的资源和反馈以后再往下推进，这样用同样的时间可能得到双倍收益。掌握进与停之间的节奏，或许这就是量桨能够在短时间内从0到1突破的密码之一。

另一个团队对齐信息的方式，就是每周一次的quantum walk。

每到周三，百度量子计算研究所的成员，包括实习生，都会约定好在中午时间段一起边散步、边交流，给所有人一个互相认识、彼此交流的机会，避免全程在各自工位上独自做事的孤立感。

对于量桨这样攻关难度大、涉及飞桨和量子计算两大技术团队、十多个部门的项目来说，就如同一座航行在海上的大型远航船舶，是涉及面极广的系统化工程。负责人王鑫，就是量桨这座航船的船长，兼任“项目经理”。

如何将这么多人的任务与项目进度捋得清清楚楚、明明白白？

王鑫直言，“最怕就是我认为某个东西能实现，对方认为不能，所以我们对会议的要求其实很简单，就是能够对齐某些事情，达成共识并形成to-do。”

令王鑫感触很深的一次经历，是用如流开视频会议对齐项目模块。

“飞桨有十几个模块，当时会议的组织者就直接在线编辑一个文档，一个一个cue负责人，你觉得OK不OK，OK的话现场填几月几号完成，大家协同看那个文档，最后半个小时就把十个部门的协同搞完了，给我的印象太深了。”

当“to-do”达成共识后，就需要面对任务的落实与分配，如流的待办功能此时便凸显重要性。首先，会议中的内容将自动生成智能记录，便于会后回顾和追踪。同时，参会人可在会议纪要中撰写会议任务，并@相关成员，该事项即自动转为“待办”同步在每一个负责人的待办列表中。所有任务的进度，也会在如流的项目管理功能中实时更新，与其他成员共享。

如流作为百度旗下的新一代智能工作平台，是百度科学家们日常协作的“效率神器”。而这个王鑫心中的“名场面”，成为了量桨两个多月顺利上线、保质保量按时交付的基本前提。

只有所有水手都锚定同一个方向，量桨这艘航船才能始终在清晰的航道上全速前进。

加速：全速前进的效率引擎

到了这一步，量桨的开发工作已经细化到了每一个人的具体任务，接下来只要撸起袖子加油干就行了。听到这里，关于量子计算研究的硬核工作也就开始了！

王鑫告诉我们，具体的开发过程其实核心就两步：一是明确思路；二是用代码把创意写出来。

听起来就像把大象塞进冰箱一样简单，但其实在每一步推进时，都会遇到不少协作上的问题：

比如开沟通会时遇到工程师出差、公式没有白板无法书写的情况，经常说半天也说不明白。所以百度量子计算团队的同学现在都是用如流在线会议开会，过程中就可以通过共享屏幕来解决问题——“A和B说了半天，我都讲成这样你怎么还不理解我，马上共享屏幕处理一下，大家都看清楚了。”

一位同学在与澳大利亚合作的项目中，就坚持用如流沟通。“对齐合作研发计划、月度工作汇报、以及用来传递较大的项目文件，都要用到如流的工作流、视频、共享屏幕等功能。”

听起来，如流应对协作过程中那些“时间吞噬者”，效果还是很明显的。但困扰参会者的问题，并没有到此为止。

“除了要搞定会议室，还需要有人来搞定会议记录。”据一位百度科学家回忆，以前需要一个人专门来处理。实习生在开会时噼里啪啦一直在打，还可能跟不上进度。后期听录音整理的话，听一遍一个小时就过去了……这显然是个必须攻克的效率关卡。

王鑫告诉我们，基于百度的语音技术、自然语言处理技术，如流会自动将会议中的语音发言转化成文本。“自从有了会议智能记录功能，我们开会的时候每次都用。如果一个事情非常重要，会反复说，或者说得很慢来跟大家确认，如流在识别这些重点、关键词上恰恰可以做得非常好，保证每一次会议都能有结论，形成to-do。”

当然，开发过程中难免还会遇到需要小组或多人沟通的问题。但约定会议时间在大公司是非常费时费力的一件事，对此，王鑫和他的队友们也有自己的诀窍。

“可以把个人的工作安排加入到如流的‘日程’里”，提前规划并新建日程，把要开会的人拉进共同的日程里。比如写上K5廊道，就在廊道开个站会，很方便。”

就连跟海外团队的沟通，他们也会在如流上规划好时间，直接把日程扔给对方，很方便同步时间。

本以为做量子计算科研的人只是学术能力强，万万没想到，他们对于如何借助工具提升工作效率、充分利用自己的时间，都这么有主意。

看来想当学霸，首先必须变身时间管理达人，让自己不为琐碎的办公日常所困。

抵达：巡礼中国量子时代

越是简单的诉求，越要求工具能够洞察场景、化繁为简，“如流”也成为了百度同学完成OKR、推进量桨这类关键项目的效率保障。

经过前面的几个阶段循环往复，量桨只用了一两个月的时间就实现了从模拟9个量子比特到23个量子比特的跨越。

这是什么概念呢？一个量子比特可以同时代表 0 和 1 两种不同的状态，操纵1个量子比特等于可以同时操纵2个状态。从9到23个的受控量子比特位，相当于所能代表的数值从几百个一下子扩展到百万级别。

算力的增长，意味着可以超前进行一些研究。比如利用人工智能技术突破量子计算的研发瓶颈；或借助量子计算的强大算力，加速超大规模深度学习算法的开发。

当然，通往量子计算的航道上还有许许多多的关卡，量桨的开发只是百度量子计算研究团队工作中的一部分。

通过与云计算的深度融合，百度孵化出了国内首个云原生量子计算平台“量易伏”，开发者可以在云端灵活方便地调用量子服务与算力，在量子模拟器或量子计算机上进行量子程序的开发测试等等。

另外，量子计算和经典计算的原理并不相同，想要在硬件层面消除噪声影响、减少计算时间等，还需要软件和算法的协助。

试想一下，开发者先搞一台量子硬件，再以此为基础开发软件，听起来简直跟想吃面包还要自己种小麦一样麻烦。更优解的方案，自然是去购买“面粉”，然后按需配比就好。

百度的“量脉”就以此为目标，通过量子脉冲云计算服务和开源SDK，开发者无需辛苦学习复杂的量子软、硬件技术，就能对量子电路进行脉冲层面的控制。

量桨、量脉、量易伏，这三大产品所构成的百度量子平台，通过大量工具和接口，顺利扮演起了中国量子计算时代操作系统的角色。在《Analytics Insight》杂志公布的2020全球十大量子计算公司名单，百度的名字也跃然于上。

按百度量子计算研究所的OKR来看，“人人皆可量子”，把量子计算变成随处可见的基础设施，更便捷简易地为产业所用。百度的同学们乘着效率之舟，正一步步朝着最大的目标“O”航行，进程中的每一点寸进、每一个“KR”，都蕴含着功在当下、利在千秋的力量。

或许我们每个普通人的日常工作，并不像百度研究院的同学们那样时时面临世界顶级难度的“极限挑战”，需要应对量桨这样的重大课题。但不可否认，在工作中追寻自我实现的星辰大海，普通人也同样熠熠生辉、光彩非凡。

乘智能之风，破效率之浪，个人的传奇故事与中国的未来史诗，都将诞生在旅程之中。