量子人工智慧

量子人工智慧

《量子人工智慧》是2023年6月1日清華大學出版社出版的圖書,作者:金賢敏、胡俊傑。

基本介紹

  • 中文名:量子人工智慧
  • 作者:金賢敏、胡俊傑
  • 出版時間:2023年6月1日
  • 出版社:清華大學出版社
  • ISBN:9787302619192
  • 定價:79 元
  • 印次:1-1
  • 印刷日期:2023.06.12
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

量子計算與人工智慧的交叉融合,促使量子人工智慧的不斷發展。本書旨在採用對深度學習愛好者友好的方式,構建量子人工智慧套用。
全書共13章,第1章和第2章系統介紹量子計算機發展脈絡和量子計算編程的基礎知識。第3~7章分別介紹不同的深度學習方法和在這些算法邏輯上構建量子啟發算法的方式,用量子線路中的相位作為神經網路的可學習參數,重構為量子神經網路運算元。這些運算元可以在PyTorch環境中直接調用。第8章和第9章是量子人工智慧的進階知識,講解不同量子算法的可行的評估方式和量子神經網路基於Torch.Script技術進行運算元化的內容。第10~13章通過在原生的深度學習PyTorch環境中引入量子算法,帶來可能的量子增強,並分別實現了對材料晶體結構相變過程搜尋,冠狀病毒RNA序列變異預測、藥物虛擬篩選中親和能的預測及基因表達藥物設計等案例。
本書可作為量子人工智慧初學者的入門書籍,PyTorch深度學習愛好者的參考書籍,也可作為從事量子人工智慧相關工作技術人員的套用指南。

圖書目錄

目錄
第1章量子計算和人工智慧00
1.1量子計算機體系各個物理進展00
1.2量子線路介紹00
1.3量子神經網路及其套用00
參考文獻00
第2章量子計算基礎框架00
2.1量子計算基本概念00
2.1.1復內積空間00
2.1.2狄拉克符號00
2.1.3量子比特00
2.2矩陣的張量積0
2.3封閉量子系統中量子態的演化(酉運算元)0
2.4量子門0
2.5量子電路0
2.6量子測量0
2.7密度運算元0
2.8含參數的量子門表示0
2.9約化密度運算元0
2.10量子信息的距離度量0
2.11經典的量子算法和工具0
第3章量子自編碼網路0
3.1經典自編碼網路0
3.2變分自編碼網路0
3.3量子自編碼網路的量子信息學基礎0
3.3.1量子信息學中的偏跡運算0
3.3.2保真度與量子自編碼網路的損失函式0
3.4量子自編碼網路0
3.5案例0
參考文獻0
第4章卷積、圖、圖神經網路相關算法0
4.1卷積神經網路0
4.1.1經典卷積神經網路0
4.1.2AlexNet0
4.2量子卷積神經網路0
4.2.1回顧經典卷積0
4.2.2量子卷積0
4.2.3代碼實現0
4.3量子圖循環神經網路0
4.3.1背景介紹0
4.3.2經典GGRU0
4.3.3基於QuGRU實現的QuGGRU0
4.3.4循環圖神經網路補充介紹0
參考文獻0
第5章注意力機制0
5.1注意力機制背景0
5.1.1SelfAttention0
5.1.2MultiHead Attention0
5.1.3量子注意力機制0
5.1.4量子注意力機制的代碼實現0
5.2圖注意力機制0
5.2.1圖注意力網路0
5.2.2經典算法的代碼實現0
5.2.3量子圖注意力網路0
第6章量子對抗自編碼網路0
6.1經典生成對抗網路0
6.1.1生成對抗網路介紹
6.1.2GAN的訓練過程及代碼
6.1.3GAN的損失函式
6.2量子判別器
6.3對抗自編碼網路
6.3.1對抗自編碼網路架構
6.3.2對抗自編碼網路的代碼實現
6.3.3完全監督的對抗自編碼網路架構
6.3.4完全監督的對抗自編碼網路的代碼實現
6.3.5量子有監督對抗自編碼網路
第7章強化學習的概念與理論
7.1強化學習的概念
7.1.1什麼是強化學習
7.1.2馬爾可夫決策過程
7.2基於值函式的強化學習方法
7.2.1基於蒙特卡洛的強化學習方法
7.2.2基於時間差分的強化學習方法
7.2.3基於值函式逼近的強化學習方法
7.3基於策略的強化學習方法
7.4基於參數化量子邏輯門的強化學習方法
7.4.1量子態編碼方法
7.4.2QPolicy Gradient方法
第8章量子機器學習模型評估
第9章基於TorchScript量子運算元編譯
9.1TorchScript語義和語法
9.1.1術語及類型
9.1.2類型注釋
9.2PyTorch模組轉換為TorchScript
9.2.1跟蹤量子及經典神經網路
9.2.2script()方法編譯量子模型及其函式
9.2.3混合編譯、跟蹤及保存載入模型
9.3Torch自動求導機制
9.3.1自動求導機制的使用方法
9.3.2自動求導的微分及有向無環圖
9.3.3量子運算元及編譯原理
9.3.4量子求導及編譯
第10章量子StyleGAN預測新冠毒株Delta的變異結構
10.1經典StyleGAN模型
10.1.1移除傳統輸入
10.1.2添加映射網路
10.1.3生成網路與特徵控制
10.2StyleGAN部分代碼
10.3量子QuStyleGAN模型
10.3.1QuStyleGAN模型構建
10.3.2量子啟發模糊卷積
10.3.3量子漸進式訓練
10.4QuStyleGAN部分代碼
10.5QuStyleGAN生成表現
第11章模擬材料相變過程路徑搜尋
11.1建模方法
11.2實現方案
第12章蛋白質生物分子親和能力預測
第13章基因表達
附錄A神經網路基礎簡介
A.1感知機
A.2多層感知機
A.3神經網路
A.4激活函式
A.5損失函式
A.6誤差反向傳播
A.7參數更新
A.8模型最佳化

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