本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
斯科特·阿伦森是我见过的智力/自命不凡比率最高的人之一。去年秋天之前，我真的不了解他，当时我参加了纽约大学关于一项雄心勃勃的新意识理论的会议，整合信息理论。大多数演讲者都吹捧 IIT 或试图梳理其含义。引人注目的例外是阿伦森，一位稚气未脱的（5 月 21 日满 35 岁，但看起来更年轻）麻省理工学院的计算机科学家（即将前往德克萨斯大学任教——太可惜了，麻省理工！）。虽然起初他看起来很紧张，甚至有些不安，但他还是开始驳斥 IIT。他专注于 IIT 的一个关键变量 phi，它表示系统的互联性或协同性。据说，一个系统的 phi 值越高，意识就越强。阿伦森论证——或者实际上是证明——IIT 的 phi 数学定义意味着，像光盘这样的简单信息存储设备可能比人类更具有意识。包括神经科学家朱利奥·托诺尼和克里斯托夫·科赫以及物理学家马克斯·泰格马克在内的 IIT 支持者对阿伦森的批评提出了异议，但他和蔼可亲——且具有毁灭性地——驳斥了他们。这个人到底是谁？我想知道。浏览阿伦森的博客“Shtetl-Optimized”，我发现他不仅写关于量子计算（他的专长），还写关于人工智能、数学、宇宙学、粒子物理学、哲学……阿伦森几乎对所有事情都有话要说。即使在他最技术性的时候，他的表达方式也很朴实、有趣、自嘲，最重要的是清晰。他散发出一个 10 岁孩子的活力和好奇心，而这个孩子恰好对数学和物理学有着坚实的掌握。他认为我对科学终结论的看法是错误的，我对此没有意见。见鬼，他可能是对的！[参见附录。] 我在这里不再多说他了，因为我不想让他——或我自己——比现在更尴尬，也因为他在接下来的内容中透露了很多关于自己的信息。警告：这是一个超长的问答，但如果你读完它，我预测，你也会成为阿伦森的粉丝。——约翰·霍根
1. 你是否成为了你小时候想成为的人？
拜托，这个标准太高了！当我还是个孩子的时候，我想成为一个理性主义太空殖民地的创始人兼统治者，同时还要编写视频游戏，发明第一个人类水平的人工智能，领导一场儿童解放运动，并发现社会背后的数学规律。
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另一方面，就童年梦想而言，我没有权利抱怨。我有一个美好的妻子和一个三岁的女儿。我靠解决引人入胜的数学问题，指导学生，以及撰写我感兴趣的话题来获得报酬，做所有即使没有报酬我也想做的事情。情况可能会更糟。
2. 你为什么把你的博客称为“Shtetl-Optimized”？
我经常被问到这个问题。这就像一个笑话，当你不得不解释它时，它会失去一点味道——但当我在 2005 年开始我的博客时，它是关于我作为人类的局限性，以及我努力在世界上开辟一个适合自己的位置，尽管存在这些局限性。它也暗示了一种讽刺，即一个人的感性和幽默感以及参考点都像我一样古老——我的意思是，当我 16 岁时，我已经感觉自己像一个老态龙钟、脾气暴躁的老头了——但他也研究一种如此现代的计算机，以至于它甚至还不存在。
Shtetls 是大屠杀前东欧的犹太人村庄。它们是我所有祖先的故乡——有些实际上来自与马克·夏加尔（他画了屋顶上的提琴手）相同的地方（维捷布斯克）。我小时候看过很多次《屋顶上的提琴手》的电影和戏剧。每次都有种顿悟的感觉，就像：“这就是我注定要居住的世界。我性格中所有今天让我显得怪异的方面，痴迷的阅读、字面意义的理解，甚至来回摇晃——我可能有这些特点是因为在那时它们会让我成为更好的《塔木德》学者，或者其他什么。” 因此，在我看来，我生命中最重要的一个问题是，我是否能够利用这些来自一个已经不复存在的世界的特质，来适应我出生的这个完全不同的世界。
当然，仍然存在 shtetl 的角落；那里有正统犹太人。碰巧的是，我上过一所正统的希伯来语走读学校，在那里我接触到了这些。但是，到我 12 岁的时候，当我阅读伯特兰·罗素、理查德·道金斯、卡尔·萨根和艾萨克·阿西莫夫等人的作品时，对我来说显而易见的是，我永远不可能成为任何传统意义上的信徒，即使我很高兴使用爱因斯坦式的伪宗教语言，比如“上帝为什么要把世界造得量子化而不是经典化？”。因此，从那时起，我渴望的是一个像犹太学院一样欢迎知识痴迷者的社群——但没有任何不容置疑的教条或禁忌，任何事情都可以根据证据进行修正，并且向任何种族、任何人的新想法开放。
在我寻求这样一个社群的过程中，我最终进入的学术计算机科学系可能不算太糟！当然，不同之处在于，大学系只涵盖生活的智力方面，而我理想化的 shtetl 将是一个欢迎智力怪人，并帮助他们处理出生、死亡、婚姻以及生活中其他一切事情的地方。
“shtetl-optimized”还有另外两个方面。第一个是我对过去的执着，不仅仅是对过去，而是对过去某个特定片段的执着。即使我出生于 1981 年，对我来说，二十世纪前半叶始终是“现在”，而现在的一切都是未来！诚然，生活在未来有一些很酷的事情，比如互联网和无籽西瓜。但正如我不需要告诉你的那样，二十世纪早期是爱因斯坦、哥德尔和图灵以及许多其他人发现只能被发现一次的事物的时候。那是我们从马车和老爷车发展到离开地球大气层的火箭的时候。我的青少年时期都在如饥似渴地阅读数十本二十世纪早期科学家、数学家和哲学家的传记，重温他们的辉煌成就，以及他们在两次世界大战中失去的一切。在某种意义上，他们的世界对我来说比我周围的事物更真实。
这引出了“shtetl-optimized”的另一个方面：对被摧毁的事物以及世界对此漠不关心的悲痛。自大约七岁以来，大屠杀一直是我精神生活的中心事件。比如，如果我看到一个数字时钟显示“9:43”，我脑海中闪过的第一个念头是：“1943 年——超过两百万犹太男女老幼已经躺在坑里死去，但盟军本可以轰炸通往奥斯威辛和索比堡的铁轨，如果他们想这样做的话……”在讨论核扩散、全球变暖等等问题时，我从不为自己对人类未来的偏执感到抱歉，因为我那些没有足够偏执而逃往美国的远房亲戚，据我所知，都被谋杀了。我从不接受任何人“一切都会好起来”的保证。对我来说，问题从来不是是否要偏执，而是要对哪些事情偏执！
我很高兴许多人形容我热情、友好、乐于助人（“令人惊讶的是，”几乎可以听到他们在补充，对于这样一个社交能力差、自我痴迷的书呆子！）。但这其中是有原因的。如果我遇到一个新人，他们不像我一样怪异，我大脑的第一个问题往往是：这个人会乐于清除地球上像我这样的人，认为我在基因上有缺陷吗？他或她只是暂时无法这样做吗？在 1942 年，当我被装上运牛车时，他或她会微笑（就像欧洲大部分地区确实在微笑一样）吗？因此，如果这个人最终被证明——就像他们通常所做的那样——非常友善和正派，我会感到非常欣慰和感激，以至于感觉，我怎么可能不友好和乐于助人来回报呢？
说到那些认为我有缺陷的人：由于去年我在我的博客上就性别政治进行了一场激烈的讨论，一些互联网评论员以最恶毒和恶毒的方式曲解了“shtetl-optimized”。他们说这意味着我一定是一个厌恶女性的怪物，渴望回到过去，在那个时候，如果你是一个努力学习《塔木德》的男孩，社会就会直接给你分配一个妻子，而不管她对此有何感受。毋庸置疑，强迫婚姻是可憎的，所有正派的人都应该始终如一地反对它，不仅在遥远的过去（shtetls 或任何其他地方），而且在世界上那些仍然将其视为常态的地区。
的确，当我还是一个孤独、沮丧的年轻人时，我渴望一种在求爱方面有更清晰规则的文化——在这种文化中，有一种被接受的、社会认可的方式来了解你对另一个人的浪漫兴趣是否可能得到回应，而无需先喝醉，或掌握从未用语言解释过的模糊协议，或使用类似中央情报局那样似是而非的否认的委婉语，并且没有任何与此事相关的内疚、羞耻或尴尬。但在我看来，这样一种求爱文化将使许多人受益，无论男女、同性恋还是异性恋！因此，我完全不清楚我想要那样做有什么错。现在，你可以辩称，过去关于求爱的清晰性需要消失，因为它阻碍了妇女解放或个人自由或其他最终更重要的价值观。但你也可以辩称，这些事情彼此无关：清晰性的丧失只是其他社会变革的悲剧性副产品，如果足够多的人想要它，并且与现代价值观相符，那么它可以被逆转。无论如何，我想“shtetl-optimized”的另一个含义是，我永远不会厌倦争论这类问题，即使厌倦它对我有利。
3. 你写很多文章是因为你的父亲（根据维基百科）是一位科学作家吗？
我的父母都是英语专业的；都不是科学家。但我父亲在 1970 年代确实以科普作家的身份开始了职业生涯。我想，像你一样，他采访了史蒂文·温伯格、约翰·阿奇博尔德·惠勒和阿诺·彭齐亚斯等著名物理学家，后来他们都成了家喻户晓的名字。他甚至为《花花公子》和《阁楼》杂志撰稿——我想，是为少数阅读文章的人写的！——关于可见宇宙中物质多于反物质等主题。他说他们的稿费比科学杂志更高。
所以，我父亲从小就让我意识到存在大爆炸，存在一个你可以接近但不能超过的光速（以及它的值是多少），以及诸如此类的事情，他让我接触到了科普和科幻小说（尤其是艾萨克·阿西莫夫）。我父亲也让我渴望用通俗易懂的英语解释我正在学习的所有数学和计算机科学知识：至少，我想能够向他解释！最后，我父亲是我主要的写作评论家，不断告诉我写得要更简洁（唉，从这次采访来看，他应该更努力地推动我！）。显然，我无法进行用“对照父亲”代替他并重新运行我的人生以看看会发生什么的实验——但就我所能判断的而言，他和我的母亲都对我产生了巨大的积极影响。
4. 你是否认为揭露科学胡说是你的责任？
经过反思，不——因为如果我有这样的责任，那么想必我的同事也有，但我不想把这样的责任强加给我的同事！我有才华横溢的同事，他们选择花时间从事有创造性的、原创性的科学研究，而不是驳斥每一个出现的江湖骗子：他们认为后者会被思想市场自动处理，甚至可能认为承认某些想法会赋予它们比它们应得的更多的合法性。这是一个有效的选择。
对我来说，这更多的是我的情感构成问题。我看到我的一位天才同事为一个可能只有五到十个人能理解，并且没多少人会关心的深奥定理工作多年。然后，一些一窍不通的人声称他们建造了一台模拟计算机，可以在多项式时间内解决 NP 完全问题，或者其他什么，他们的说法登上了 Slashdot、Reddit 和 Twitter 以及新闻网站（当然，不是《大众科学》！），成千上万的人在那里看到了它。这种并列对比让我怒火中烧。而且因为我碰巧写了一个博客，人们不断给我发电子邮件或留言，询问我对这条新闻的反应（好像他们无法预测一样）。我想：我可以为此做些什么！ 如果我不这样做，我几乎是同谋。
还有比较优势的问题。我告诉自己，我花大量时间在我的博客上反驳胡说八道，正是为了让更聪明的同事不必这样做！就像，我是一个非常优秀的理论计算机科学家（而且也很谦虚），但我不是这个领域的绝对顶峰——所以与其试图自己登上顶峰，有时我可以通过留在较低的山坡上，并试图保护这座山免受投掷粪便的力量的侵害，来更好地服务于科学的利益。
5. 你是如何对量子计算产生兴趣的？
作为《科学的终结》（我十几岁时读过）的作者，我相信你能理解其中一个原因：因为 1990 年代的量子计算是计算机科学、物理学、工程学、数学和哲学交叉领域的一个深刻故事，它才刚刚开始而不是结束。这个领域过去是，现在仍然是，对你关于一切基本的东西都已经发现的论点的最主要的反例！
但稍微退后一步：当我 11 岁时发现 BASIC 编程时，感觉不是，这是一项很酷的实用技能——即使创建自己的视频游戏曾经是一个梦想，现在我终于可以做到这一点了。它更像是一种智力上的启示，就像发现婴儿是从哪里来的一样。我想：这就是理解某事物的意义。这意味着你知道如何用这些代码行来表达它，如何让计算机去做它。所以，我立即开始问自己：是否可能存在其他编程语言，甚至完全不同类型的计算机，能够让你表达出 BASIC 永远无法表达的东西？然后我了解了丘奇-图灵理论，该理论认为，不，所有足够强大的计算机和编程语言在根本上都是等效的：它们都可以相互模拟，只是速度快慢不同，使用的内存多少不同。从学习 MS-DOS QBASIC 的语法来看，从某种意义上说，你已经学会了整个宇宙的规则。
因此，这成为我的世界观的核心部分。它告诉我，即使我想了解我们居住的物理世界，我也不必过多地关注物理学的细节！标准模型、广义相对论，这些都只是更多的编程语言，更多的是将简单的数学构建模块组合成复杂的涌现行为的方式。而丘奇-图灵理论的重点在于，一旦你掌握了一种编程语言，你基本上就掌握了所有编程语言。
但是，也许在我十四岁的时候，我读到一篇关于量子计算以及彼得·肖尔的量子因式分解算法的科普文章，该算法是最近才被发现的。我的第一反应是，这听起来像是江湖骗子的胡说八道。这可能只是物理学家不理解他们否认的事物的巨大性——他们不明白，我们周围的一切，我们称之为“空间”和“物质”的东西，只是一个巨大的三维 1 和 0 数组，正在接受布尔逻辑运算。这个原理显然凌驾于物理学家关于“粒子”和“场”等等的粗略近似理论之上，并且清楚地表明，这种“在数万亿个平行宇宙中分解数字”的说法行不通，或者至少无法扩展到大数字。
但后来我学习了基础量子力学！我发现，是的，20 世纪 20 年代量子力学的发现者确实知道他们否认的事物的巨大性（他们中的一些人比其他人更了解），但他们发现了其他同样巨大的事物。而且，接受量子力学并不意味着放弃计算的世界观：它意味着升级它，使其比以前更丰富。确实存在一种从根本上比 BASIC、Pascal 或 C 更强大的编程语言——至少在它允许你在合理的时间内计算的内容方面是这样。然而，这种量子语言有其自身的明确规则；有些事情甚至它也无法让你做到（并且可以证明这一点）；它仍然不是为所欲为的。
但真正的惊喜是我可以学习这些规则并开始使用它们。我喜欢说，在读完科普书籍中所有听起来令人望而却步的措辞之后，量子力学实际上非常简单——一旦你把物理学从其中剔除！事实上，量子力学甚至不是通常意义上的“物理学”：它更像是一个操作系统，物理学的其余部分作为应用软件在其上运行。它是对概率定律的某种概括。它没有直接说明电子、光子或任何类似的东西。它只是谈论称为振幅的复数列表：当物理系统演化时，这些振幅如何变化，以及如何将它们转换为在测量系统时看到这个或那个结果的概率。你听到的关于“量子世界的怪异”的一切，都只是概率规则的这一变化的不同的逻辑结果。这使得量子力学作为一个学科，可能比物理学的任何其他部分都更适合计算机科学。事实上，即使我们的宇宙不是由量子力学描述的，我怀疑理论计算机科学家最终也需要发明量子计算，仅仅是为了内在的数学原因。当然，我们的宇宙是量子的这个事实确实提高了人们的兴趣！
在传记方面，我在 90 年代末还是个十几岁的少年，在贝尔实验室做统计软件的暑期实习（与量子计算无关），当时我开始研究主要的量子计算算法，即肖尔算法和格罗弗算法。（格罗弗算法，于 1995 年发现，让你可以仅用约 N1/2 步在 N 个项目的列表中搜索所需的项目。） 值得庆幸的是，我的老板也对量子计算感到好奇，并让我追随我的痴迷。很快我就了解到，格罗弗算法的发现者洛夫·格罗弗在同一栋大楼里工作。所以我找到了洛夫，告诉他我改进格罗弗算法的疯狂想法，但没有奏效——然后不知何故，他邀请我在第二年夏天和他一起实习。
我在第二次实习期间，试图证明量子计算机“评估 AND-OR 树”（举例来说，判断黑白单元格的方格网格是否包含全黑行）所需的步数下限。我惨败了——尽管到最后，我对外行证明这类定理的现有工具了如指掌。那个夏天，我还遇到了来自伯克利的访问学生阿什文·纳亚克。阿什文让我了解了当时量子计算理论中正在发生的事情，即以乌梅什·瓦齐拉尼为中心的伯克利研究小组，乌梅什·瓦齐拉尼是最早研究量子计算的计算机科学家之一。
夏天结束后，阿什文写信告诉我，瓦齐拉尼在伯克利的另一位学生安德里斯·安拜尼斯通过发明一种全新的方法解决了 AND-OR 问题。所以我从安德里斯那里拿到了一份论文草稿，我被震撼了。我想：我必须去伯克利读研究生。我必须学习安德里斯和其他人在那里知道的一切，以便将来有一天我能够证明像这样的定理。我写信给瓦齐拉尼，说我想和他一起工作，但他从未回复，这当然让我非常担心。后来我才知道，他不回复任何人的电子邮件是出了名的！
在康奈尔大学读本科时，我也对人工智能和机器学习非常感兴趣——所以当我申请伯克利的研究生院时，是那里的人工智能人员对我的申请产生了兴趣并录取了我。但那时，我的心已在量子计算领域。在伯克利待了一年后，我就加入了瓦齐拉尼的研究小组。
我仍然担心我永远不会在这个领域做出任何原创性的工作。但在我二年级秋季，经过几个月的工作，我成功解决了瓦齐拉尼最喜欢的开放问题之一，即排除用于所谓的碰撞问题的快速量子算法。在该问题中，你得到一个长长的数字列表，其中从 1 到 N 的每个数字都出现多次，而你只是试图找到一个“碰撞对”：即列表中两个相等的数字。其意义在于，如果你有一个足够快的量子算法来找到碰撞对，那将使你能够使用量子计算机破解各种加密代码——而不仅仅是基于像因式分解这样的问题的特殊代码，肖尔展示了如何破解这些代码。相反，如果你希望构建现代密码学的基本构建模块，使其在拥有量子计算机的世界中仍然安全，那么你需要排除这种量子算法。
无论如何，事实证明，安德里斯·安拜尼斯发明了他的方法——这个方法曾让我震惊并吸引我来到伯克利——专门用于解决碰撞问题！安德里斯的方法适用于许多其他问题，包括 AND-OR 问题，但不适用于碰撞问题。但在一个具有讽刺意味的转变中，我发现一种更早的方法，称为“多项式方法”——我曾尝试用它来解决 AND-OR 问题，但没有成功——却适用于碰撞问题。它的工作原理是基于一些神奇的代数抵消，这些抵消是我在艰苦的反复试验后偶然发现的，而且我仍然没有一个很好的直观解释。结果是，在从 1 到 N 的数字列表中，任何用于查找碰撞对的量子算法至少需要大约 N1/5 步。此后不久，姚云石改进了这一点，表明任何量子算法至少需要大约 N1/3 步。这被证明是正确的答案：存在一种基于格罗弗算法的量子算法，可以在大约 N1/3 步中找到碰撞对。
（相比之下，经典算法需要大约 N1/2 步。N1/2 的原因是与著名的“生日悖论”有关：你只需要在一个房间里聚集大约 30 个人，远少于 365 人，就很有可能至少有两个人同一天生日，因为重要的是人的对数。）
在碰撞下限之后，一件事接一件事，15 年后的今天，我仍在从事量子计算理论研究。我也涉猎各种经典计算机科学，有时也想转行，也许最终还是回到人工智能和机器学习领域。但量子计算仍然非常令人着迷，以至于它不断地把我拉回其中！
如果仅仅是为了构建设备来更快地解决某些问题，我相信我的兴趣会更有限。但到目前为止，量子计算理论已经扩展到几乎包括理论计算机科学和物理学之间界面的任何东西，以及一个领域可以告诉另一个领域的任何东西。薛定谔方程与图灵机的现代碰撞不断涌现出越来越多的东西，我看不出它会在短期内变得无聊。
6. 关于量子计算机的哪些炒作真正让你恼火？
最大的一个是将量子计算机描述为并行处理数量难以想象的答案——因此，例如，著名的肖尔量子因式分解算法将通过尝试不同平行宇宙中的每个可能的除数来简单地工作。正如我喜欢说的那样，如果它如此简单，你就不会需要肖尔来发现它了！事实是，虽然，是的，量子力学让你可以在大量的“分支”上创建叠加，但无论何时你进行测量，你都只会看到一个随机的“分支”。当然，如果你只是想要一个随机的数字序列，你可以抛硬币，并省去构建量子计算机的所有麻烦！
因此，量子计算机在速度上的优势并非来自随机性，而是源于量子力学基于振幅，而振幅的运作方式与概率不同。特别是，如果一个事件可以通过具有正振幅的一种方式发生，也可以通过具有负振幅的另一种方式发生，那么这两个振幅可以“相消干涉”并相互抵消，从而使该事件根本不会发生。量子计算的目标始终是精心安排，以便对于每个错误的答案，通向那里的某些路径具有正振幅，而另一些路径具有负振幅，从而使它们相互抵消，而通向正确答案的路径则会增强。
我们只知道如何解决某些特殊问题。这些问题包括一些在密码学领域具有惊人应用的问题，例如大数分解，以及模拟量子力学本身这个极其有用的问题。但就我们今天所知，它们不包括所有涉及尝试大量可能解决方案的问题。特别是，量子计算机对于NP完全问题（旅行商问题等等）可能只能提供有限的优势，而NP完全问题通常被认为是计算机科学的圣杯。
诚然，如果你尝试使用经典计算机来模拟量子计算机，那么据任何人所知，你的模拟需要跟踪指数数量的振幅。问题在于，与可以随意读取或修改任何振幅的经典模拟不同，量子计算机对其庞大的振幅列表可以做的事情受到了严格限制。因此，量子算法设计完全是关于如何在这些限制下，有时（但并非总是！）提取出你问题的答案。
一个相关的误解是，一千个量子比特，或称量子位，在某种程度上等同于21000个经典比特，每增加一个量子比特，经典比特的数量就会翻倍。这里棘手的部分是：如果你想描述一千个量子比特的状态，即使是近似地描述，你也确实需要大约21000个经典比特。但是你不能将21000个经典比特存储在一千个量子比特中，然后在以后可靠地读取出来！ 实际上，一个名为Holevo定理的基本结果表明，通过测量一千个量子比特，你可以可靠读取出的经典比特数量恰好是一千个：不比你使用经典存储器更好。再一次，正在发生的事情是，存在一个庞大的振幅列表，但量子力学只允许你通过进行测量来访问该列表，而测量是一个破坏性事件，只会产生一个随机结果。
这里有一个模式。在一个又一个案例中，我们发现，如果你想用经典方法模拟量子力学，你需要一些巨大的力量。而这给了炒作者和容易被迷惑的人一个巨大的机会，误导人们想象量子力学本身也必须给你同样巨大的力量。但这是一个逻辑谬误！这就像，也许人类技术模拟鸟类飞行的唯一方法是使用螺旋桨或喷气发动机。但即使如此，这仍然不意味着鸟类本身必须使用螺旋桨或喷气发动机。它们不需要：它们是鸟！
另一个例子涉及远处粒子之间的量子纠缠。约翰·贝尔在1960年代著名地证明，如果你想在经典宇宙中模拟纠缠，那么你需要超光速通信。但是，与今天仍然拒绝消亡的误解相反，这并不意味着量子纠缠本身让你能够以超光速通信。它不能！我们的量子宇宙严格遵守爱因斯坦的速度极限，即使我们宇宙的经典模拟会违反该极限。实际上，这是我们宇宙确实是量子的，而不是秘密地在幕后是经典宇宙的关键证据。
量子力学的这个特性——它划出了一个“中间地带”，其中（例如）n个量子比特比n个经典比特更强大，但比2n个经典比特更弱，并且纠缠比经典关联更强大，但比经典通信更弱——是如此怪异和微妙，以至于没有科幻小说作家能够想象出来。但对我而言，这正是量子信息有趣的地方：这不是一种符合我们现有范畴的资源，我们需要将其视为一种真正的新事物。大多数让我恼火的炒作都来自于将这个迷人的现实简化为科幻小说作家会发明的那种东西，例如“并行性大解放！只需在不同的宇宙中尝试每个答案，然后选择最好的！”
到目前为止，我一直关注围绕量子计算概念基础的“炒作”。那是因为我觉得，如果你能让人们清楚概念性的东西，你就已经给了他们90%他们需要的东西，让他们自己思考任何进入新闻的量子计算的所谓突破——知道要问哪些正确的问题。
不用说，量子计算也看到了许多更传统的炒作。例如：“商业突破——X公司现在已经使用量子计算机解决了真实世界的问题Y，速度比经典计算机快一亿倍！” 然后，即使是最粗略的挖掘也会揭示，不，对不起，这只有在你将量子计算机与运行一种特定算法（远非已知的最佳算法）的经典计算机进行比较时才成立；在同等比较中，量子优势消失了。而且，无论如何，这不是针对“真实世界问题”的真实世界实例，而只是针对为适应这种特定量子硬件优势而量身定制的实例。而且，硬件首先在多大程度上是“量子”的，在精确意义上仍然存在争议。
在这种情况下，通常不是有人撒谎：只是存在一个“电话”游戏，原始公司或研究团队在其论文的第4.2节中解释了关键的注意事项，但所有注意事项在新闻稿中都变成了含糊不清的一句话，并且在事情登上新闻网站时完全消失了。这种炒作，我们现在已经看到了十多年，可能已经产生了讽刺性的效果，使人们对量子计算加速的主张感到麻木——以至于当我们确实最终获得真正的量子计算加速时，可能在不久的将来，人们会比他们应该有的更不兴奋！
（作为一个类比，莱特兄弟1903年在基蒂霍克的飞行当时几乎没有引起任何新闻报道——原因之一是，在他们飞行之前的几年里，关于动力飞行的夸大其词太多了，以至于报纸读者对这个话题感到厌倦。）
无论如何，我的博客剖析了更多后一种炒作的例子，这可能对包括我在内的任何人来说都不有趣。
7. 量子计算机在任何方面都被低估了吗？
当然！（更普遍地说，我们可能会说：没有什么炒作如此厉害，以至于它没有被低估的方面。）
一个美丽的例子，几乎没有记者写过，是我们经常能够使用量子计算来更好地理解甚至经典计算。例如，我们知道某些类型的纠错码不存在，仅仅是因为如果它们存在，那么就会有更好的量子纠错码——但后者我们知道如何排除。这只是众多例子之一，说明即使在实用的量子计算机出现之前，量子计算的理论也已成为经典理论计算机科学的重要组成部分。
更广泛地说，我认为人们低估了量子计算，因为它纯粹是通过应用的角度来看待它的。量子计算机可以被视为我们将在我们一生中看到的对量子力学最严格的测试。并且有一些聪明人认为这是不可能实现的——这对我来说，只会增加进一步尝试实现它的兴趣！如果建造LHC或LIGO是值得的——这些伟大的机器到目前为止，主要以令人信服的方式证实了我们现有的理论——那么建造可扩展的量子计算机，从而证明我们的宇宙确实在表面之下具有这种巨大的计算能力，似乎至少同样值得。当然，有一些很酷的应用（也许最重要的应用是量子模拟），但这些只是锦上添花！即使没有发现任何应用，甚至即使已经发现的应用最终不具有重大的经济重要性，建造量子计算机的理由仍然很充分。但不幸的是，这个现实很难进入媒体和资助机构的视野，他们通常希望将量子计算硬塞进“技术”类别，而不是“科学”类别——就好像它只是最新的、最快的微芯片，而不是根本上的新事物。
8. “大数据”能帮助社会科学变得科学吗？
我不是专家，但我的印象是，在许多情况下，它已经在这样做了。例如，我对我在康奈尔大学的前教授之一乔恩·克莱因伯格的工作非常感兴趣，他通过检查Facebook图谱了解了社区的结构。同样，我的朋友埃雷兹·利伯曼-艾登与史蒂芬·平克等人一起，率先使用谷歌图书通过检查特定词语随时间推移的使用频率的兴衰来分析历史趋势。
另一方面，我们应该清楚地认识到，缺乏数据只是使社会科学如此困难的因素之一——我认为比自然科学更难！在我看来，更大的因素是，与（比如）粒子物理学不同，没有人会从头开始研究社会世界：我们只是“已经知道太多不正确的事情”的情况下接近它。
在社会科学中，绝对存在一种偏见，倾向于发表证实当前受过教育的观点的结果，或者以会被视为古怪或有趣而不是冷酷、残酷或政治上不敏感的方式偏离共识的结果。我非常钦佩那些能够突破这一点并教给我们新知识的社会科学家——例如，朱迪思·里奇·哈里斯的工作，它表明儿童的“非共享环境”（同龄人群体等等）比任何育儿方式在塑造个性方面都重要得多，这与“常识”和一个世纪的弗洛伊德教条相反。我自己做不到这一点。
9. 你是否像一些理论物理学家一样担心，我们的宇宙是由超级智能外星人创造的模拟？
嗯，有两种情况：要么我们可以与这些外星人交流，或者通过检查宇宙获得他们存在的证据，要么我们不能。
如果我们能获得证据，那么外星人基本上就是传统宗教的神，只是在诸如他们的动机或他们有多少只胳膊等细节上有所不同。在那种情况下，对他们持怀疑态度的理由与对传统宗教持怀疑态度的理由相同：即，证据在哪里？为什么这些神/外星人，就像那些将李·哈维·奥斯瓦尔德设置为替罪羊、从内部拆除双子塔等等的阴谋家一样，如此出色地隐藏了自己？
第二种可能性是，模拟外星人属于更高的形而上学领域，即使在原则上，我们也无法通过经验来接触到它。在那种情况下，老实说，我不在乎他们！鉴于我们可能提出的任何涉及外星人的世界理论，我们可以通过删除外星人来简化该理论。他们在解释上是无关紧要的。
10. 量子计算研究能帮助物理学家实现统一理论吗？
现在有一些理论物理学家这样认为！来自量子计算和量子信息的思想最近已进入黑洞信息问题的研究——即，信息如何从黑洞中出来的问题，因为它需要使物理学的最终定律是时间可逆的。与此相关的是，量子计算思想已经出现在所谓的AdS/CFT（反德西特/共形场论）对偶性的研究中，它将不同维度中看起来完全不同的理论联系起来，并且一些人认为这是弦理论最重要的成果。我很高兴以外围身份参与这些发展，作为一个“计算机科学雇佣兵”，几乎没有利害关系，但很高兴与来自任何学科（生物学家、经济学家、弦理论家，你能想到的任何学科）的任何人交谈，他们偶然发现了有趣的理论计算机科学问题！
我认为量子计算思想最近出现在基础物理学中有几个原因。首先，量子计算提供了可能是迄今为止发明的最清晰的语言——即量子比特、量子电路等等的语言——用于谈论量子力学本身。这种语言已经渗透到光学、凝聚态物理学、量子化学和各种其他事物中；在量子引力中看到它也不足为奇。其次，我们从量子引力中学到的最重要的东西之一——这源于斯蒂芬·霍金和已故的雅各布·贝肯斯坦在1970年代的工作——是在量子引力中，与任何以前的物理理论不同，可以在有界空间区域中存储的总比特数（或实际上是量子比特数）是有限的，而不是无限的。实际上，黑洞是物理定律允许的最密集的硬盘，它每平方米事件视界存储“仅仅”1069个量子比特！并且由于暗能量（1998年发现的，正在以指数速度将星系推开的东西），我们整个可观测宇宙中可以存储的量子比特数量似乎最多约为10122。
因此，这立即暗示了宇宙在普朗克尺度（10-33米或10-43秒）上的图景，即由量子逻辑门作用的巨大但有限的量子比特集合——换句话说，就是一个巨大的量子计算。
（话虽如此，我对关于宇宙是否“真的”是计算的没完没了的哲学辩论感到冷淡。就像，一旦你完全认同还原论程序，宇宙可以被视为某种计算，这完全是显而易见且不足为奇的，因此唯一有趣的问题是关于哪种计算！量子还是经典？多少量子比特？等等。）
第三，这是最近几年才出现的新部分：量子引力的一些概念性问题以一种令人惊讶的非平凡方式涉及到我自己的计算复杂性领域。这种联系最初是在2013年由丹尼尔·哈洛和帕特里克·海登在一篇杰出的论文中建立的。哈洛和海登正在解决所谓的“火墙悖论”，该悖论在前一年（哈哈）点燃了理论物理学界。
火墙悖论涉及一个思想实验，其中爱丽丝——总是爱丽丝——坐在黑洞外面，等待它大部分但不是完全蒸发，并收集它在蒸发过程中发出的所有霍金辐射。对于一个质量与我们太阳相当的黑洞，这将需要大约1067年（我们假设爱丽丝有一个非常长的拨款）。然后，爱丽丝将所有霍金辐射光子路由到她的量子计算机中，在那里她处理它们，以证明它们确实编码了关于坠落物质的信息。然后，作为最后一步，爱丽丝跳入黑洞。关键是，如果你结合所有先前被接受的关于黑洞的思想，你现在可以做出一个确定的预测，即爱丽丝将在事件视界处遇到时空的终结（用物理学家生动的语言来说，她将“撞上火墙并烧毁”）。但这完全违反了广义相对论的预测，广义相对论认为爱丽丝不应该在事件视界处注意到任何特别的东西，而只应该在奇点处遇到时空的终结。
有各种各样不太令人满意的摆脱困境的方法：你可以否认信息从黑洞中逃逸出来。你可以说广义相对论是错误的，而我们以前称之为黑洞的东西实际上只是火墙。你可以争辩说，黑洞内部发生的事情甚至不在科学的范围之内——因为就像死后的生命一样，它对于任何“仍然在这一边”的人来说都无法通过经验进行检验。或者——这似乎是“保守”的选择！——你可以承认爱丽丝可以通过对霍金辐射进行这种疯狂的处理来创造一个火墙，但坚持认为，如果她不进行处理，那么她将像广义相对论一直说的那样穿过事件视界。但是，如果你选择最后一个选项，那么爱丽丝感知到的时空结构——她遇到的是事件视界还是火墙——将取决于她编程她的量子计算机要做什么。
但我们甚至还没有谈到哈洛和海登的技术贡献。他们问，假设爱丽丝想编程她的量子计算机来创建一个火墙，她的量子计算机需要解决的问题有多难？他们给出了有力的证据表明，这个问题将需要的时间量与黑洞中量子比特的数量呈指数增长——这意味着，不是“仅仅”1067年，而是210^67年！换句话说：他们说，如果理论计算机科学中的标准猜想是正确的，那么爱丽丝在她跳入之前不可能在这个问题上取得任何进展，黑洞无论如何都已经蒸发了。所以也许这让我们对整件事感觉好些了！
现在，哈洛和海登关于爱丽丝的计算任务即使对于量子计算机来说也是指数级的证据，依赖于我在2002年证明的用于查找碰撞对的量子下界。当然，当我证明那个下界时，我不知道它会与黑洞、扰乱时空结构的计算难处理性或类似的东西有任何关系！但是，一旦建立了联系，我就别无选择，只能变得感兴趣。最近，我加强了哈洛和海登的结果，因此现在创建火墙的难度不再取决于查找碰撞对的难度——我在“通用”或“黑盒”情况下证明了这很难，但我们不太确定在与火墙相关的情况下是否很难。现在，论证仅取决于“单向注入函数”的存在：即，易于计算、即使使用量子计算机也难以反转且没有所有碰撞对的函数。这似乎几乎与NP完全问题对于量子计算机来说很难的假设一样安全。
最近，在与伦纳德·萨斯坎德（他一直是整个计算复杂性/量子引力联系的教父）的持续合作中，我们给出了量子计算理论也出现在AdS/CFT对偶性中的证据。具体来说，如果你在某些时空中取一些几何形状——例如，连接两个区域的虫洞，它只是拉伸出来，永远变得越来越长——在量子场论中有一个“对偶描述”，涉及一堆量子比特上的量子态，随着时间的推移，它变得越来越复杂。我们在这里衡量“复杂”的方式是使用所谓的量子线路复杂度：也就是说，量子计算机需要准备所讨论的状态（假设）从全0状态开始的最小基本操作数。萨斯坎德和我证明，假设某些问题（称为PSPACE完全问题）对于量子计算机来说像计算机科学家认为的那样困难，那么状态的线路复杂度确实会越来越高，其方式与虫洞的体积相匹配。
那么，这是否告诉我们量子线路复杂度在物理定律中起着某种基本作用，类似于更熟悉的量，如长度、体积、能量和熵？我犹豫要这么说，因为复杂性和体积之间的“观察到的相关性”可能可以用某些第三个因素来解释。但至少，量子线路复杂度已经确立了自己作为一种有用的工具。
总而言之，我预测来自量子信息和计算的思想将有助于——甚至可能是必不可少的——继续解决量子引力的概念难题。但即使如此，我确信一件事是，这些思想是不充分的！即使量子计算提供了有史以来最好的用于谈论量子力学的语言——然而，像任何其他语言一样，它只取决于你用它做什么，并且容易受到“垃圾进/垃圾出”问题的影响。此外，与（比如）斯蒂芬·沃尔夫勒姆或埃德·弗雷德金不同，我不期望通过抛弃过去一个世纪在理论物理学中学到的一切，并用经典比特和元胞自动机“重新开始”来取得任何进展。已经花费了如此多的智慧来发现自然的基本规律，如果进一步明确的进展仍然可能，我希望它能“采取我们所拥有的一切”：也就是说，已经理解的关于标准模型和广义相对论的一切，来自弦和AdS/CFT以及其他量子引力提案的教训，来自数学新部分的见解（是的，可能包括理论计算机科学和量子计算）……并且不用说，来自实验的一些新线索也不会有什么坏处。
11. 科学能解释为什么存在事物而不是虚无吗？
从定义上讲，我认为，“科学解释”意味着因果杠杆：也就是说，你可以拨动以打开或关闭你试图解释的事物的现实的某些方面。例如，地球的倾斜是季节的一个很好的解释，因为如果你将地球矫正，你将不再有季节。但是，你可以拨动什么杠杆来让一切都不存在？无论它是什么，杠杆本身都可能是一个“事物”！即使拨动杠杆导致一切（包括杠杆本身）消失，杠杆仍然会存在，并且其先前的存在仍未得到解释。
因此，剩下的只有逻辑或数学解释。我曾听人们诗意地谈论发现物理学方程的可能性，这些方程如此引人入胜，以至于它们“迫使”存在一个宇宙来描述它们，或者类似的东西。但这总是让我觉得只是一个范畴错误！最美丽的方程对于它的任何解都没有任何物理现实，或者没有任何人有意识地体验到的现实感到非常高兴。（当然，如果什么都不存在，那么我们就不会在这里谈论它——但这种观察虽然正确，但实际上不值得用“解释”这个名称来修饰！）
所以我认为不是：由于解释的本质，不可能存在对为什么存在事物而不是虚无的解释（科学或其他）。
12. 量子计算研究能帮助解决身心问题吗？
怎么，仅仅破解世界上大多数密码学、在原子尺度上模拟宇宙，甚至可能提供关于量子引力的关键见解还不够吗？你还想让我们解决身心问题？？
我应该承认，我对身心问题甚至可能存在“解决方案”极度怀疑。原因是，无论爱丽丝提出什么关于意识的科学理论，鲍勃总是可以跳出来说“啊哈，但你只是给了我另一种因果机制；你还没有解释是什么真正点燃了心灵的火花！”
另一方面，我可以告诉你，大卫·德意志，他与理查德·费曼一起是量子计算的发明者之一，他对这个主题感兴趣的原因与身心问题深深地纠缠在一起（哈哈）。德意志过去是，现在仍然是量子力学多世界解释的坚定支持者。正如你所知，多世界解释假设量子态永远不会在“测量”时“坍缩”——相反，我们应该将量子力学的方程一致地应用于整个宇宙，在那种情况下，宇宙本身必须处于量子叠加态，包含数万亿个平行宇宙的我们，过着略有不同的生活。德意志提出了一个问题，我相信会引起你的共鸣：如何才能通过实验检验多世界图景？
德意志有以下想法：假设你可以在自己身上进行量子力学干涉实验。也就是说，与其发送光子或富勒烯或任何东西，以一定的振幅穿过狭缝A，以另一种振幅穿过狭缝B，不如假设你可以对自己的大脑做同样的事情。并假设你可以然后使你的经验的两个平行“分支”重新汇合并干涉。在这种情况下，似乎你不能再使用传统的哥本哈根解释来描述你的经验，根据该解释，“到此为止”——振幅波概率性地坍缩为明确的结果——在你测量的系统和你自己的意识之间的某个地方。因为在这种情况下，你可以在哪里放置“坍缩”？如果观察者就是量子系统，你就不能拥有玻尔和海森堡著名的“观察者”和“量子系统”之间的分界线！
现在，你的大脑是一个如此庞大、炎热、潮湿的物体，具有如此多与外部环境耦合的不受控制的自由度，以至于即使是遥远未来的超级文明也可能永远无法进行我刚才描述的实验。但是，好吧，如果我们能够构建一台人工智能计算机，让每个人都同意这台计算机是“有意识的”，然后让它处于思考两种不同想法的叠加状态并测量干涉模式呢？到那时，每个人都将不得不接受，有意识的实体可以像多世界解释一直说的那样存在于叠加态中！
正如你所看到的，德意志并没有试图“解决”身心问题，但他可能指出了它的一个新方面。几百年来，人们一直在问：你拥有心灵、灵魂，是否与其他人知道你的完整“代码”相容：例如，你大脑中每个亚原子粒子的确切状态？量子力学让我们提出了一个相关的问题：你拥有心灵是否与其他人能够在叠加状态下操纵你，看到你思考不同想法的两个版本之间的干涉相容？
现在，在思考后一个问题一段时间后，我们可能想退后一步，问一些“更容易”的变体。例如，如果不是心灵，那么至少可能存在一台计算机，它可以执行几种不同计算的叠加，以便我们随后可以通过检查分支之间的干涉来学习一些有趣的东西吗？这样的计算机真的可以建造吗？因此，这有点像是德意志如何提出量子计算的卡通版本。
为了消除任何误解的可能性：我的预测是，是的，有用的量子计算机最终将被建造出来，它们的存在可能会对量子力学在我们文化中的感知方式产生一定的影响，并且因此，对人们如何谈论意识是否会使状态向量坍缩以及诸如此类的事情产生影响。但总的来说，身心问题将仍然像只有经典计算机而没有量子计算机的世界中一样，或者像我们之前的世界中，即根本没有可编程计算机的世界中一样，具有争议性且似乎无法解决。
13. P对NP问题为什么重要？它可解吗？
P对NP问题是数学中最重要的未解决问题之一的竞争者。对于在家收看的人来说，P代表多项式时间。它是数字计算机可以“高效”解决的所有是或否问题的类别——意思是，使用步骤的数量最多像指定问题所需的比特数的某个固定幂次方增长。一些例子是：我给你一张地图，我问每个城镇是否与每个其他城镇的距离最多为200英里。或者我给你一个正整数，我问它是否是质数。NP代表非确定性多项式时间。它是是或否问题的类别，对于这些问题，如果答案是“是”，则存在一个计算机可以有效检查的简短证明。NP问题的一个例子是：我给你一个正整数，我问它是否至少有五个除数。没有人知道后一个问题的快速算法：实际上，这种问题的假定难度（对于经典计算机而言，无论如何！）是大多数现代密码学的基础。尽管如此，如果答案是“是”，你可以通过向某人展示除数来证明这一点。
显然，P 包含于 NP，因为如果你自己能解决一个问题，你也能确信它是可解的。 问题是 NP 是否包含于 P：换句话说，如果计算机可以快速地检查某个答案，它们也能快速地找到答案吗？ 大多数人推测答案是否定的——也就是说，P≠NP——因为这似乎是显而易见的，有些谜题，比如（举例来说）一个巨型数独，很容易检查别人是否解决了它，但自己解决它将需要检查天文数字般的可能性。 我喜欢开玩笑说，如果我们是物理学家，我们早就宣布 P≠NP 是一条“自然法则”，并为我们的“发现”颁发诺贝尔奖了！ 然而，经过半个多世纪，仍然没有人从数学上证明 P≠NP：没有人排除所有这些 NP 问题可能存在一种超快速算法，可以避免暴力搜索并直接找到答案。
为什么这个问题很重要？ 克雷数学研究所将其选为我们这个时代七大数学难题之一（与黎曼猜想和其他五个问题并列），每个难题都有一百万美元的奖金——但老实说，这还不是最重要的。 首先，P 与 NP 问题是七个克雷难题中唯一一个具有明显实际意义的问题。 例如，破解几乎任何密码都可以表述为一个 NP 问题。 因此，如果 P=NP——而且，如果证明它的算法是“实用的”（意味着，不是 n1000 时间或任何类似的荒谬情况）——那么所有依赖于对手计算能力有限的密码都将被破解。 与（比如）肖尔的因子分解算法不同，这不仅适用于今天流行的特殊形式的密码学，而且也不需要密码破译者构建一种新型计算机。 这将意味着我们严重低估了现有计算机的能力。
除了密码学之外，我们尝试用计算机做的绝大多数“最难”的事情——例如，设计一种以正确方式与受体结合的药物，设计一种最大限度减少阻力的飞机机翼，找到神经网络中参数的最佳设置，安排工厂的生产线以最大限度地减少停机时间等等——都可以表述为 NP 问题。 如果 P=NP（并且算法是实用的，等等），我们将拥有一种通用的方法来快速且最佳地解决所有此类问题，而无需对各个问题领域进行任何特殊的深入了解。
但即使是这些应用也并非我个人最感兴趣的，我更感兴趣的是 P 与 NP 问题提出的关于数学创造力本质的问题。这就是库尔特·哥德尔在 1956 年提出的动机，当时他在一封现已著名的给约翰·冯·诺伊曼的信中首次提出了 P 与 NP 问题。 正如哥德尔在他的信中指出的那样，如果数学证明以足够吹毛求疵的方式书写（就像在罗素和怀特海的《数学原理》中一样），那么很容易编写一个快速计算机程序来逐行检查给定的证明是否有效。 这意味着也有一个程序来检查给定的陈述是否有一个长度最多为 n 个符号的证明：这样的程序只需要尝试每个可能的符号组合，一个接一个（就像在博尔赫斯的《巴别图书馆》中一样），看看其中是否有任何一个构成有效的证明。 不明显的是，是否存在一个程序可以在存在长度为 n 的证明时，使用步骤数仅以 n 或 n2 而不是像 2n 那样增长的方式来找到长度为 n 的证明。 这个问题本质上就是 P 与 NP 问题。
因此，如果你找到了一个快速的计算机程序来找到简短的证明，那么是的，那将解决七个百万美元奖金问题中的一个。 但它也将解决其他六个！ 因为这将意味着，如果黎曼猜想、霍奇猜想等等有合理长度的证明，那么你可以直接编程你的计算机来为你找到这些证明。 哥德尔的说法是，如果 P=NP 以一种实际的方式成立，那么“数学家的脑力劳动可以完全被机器取代（除了公理的假设）。”
的确，很容易变得得意忘形，并对 P 与 NP 问题的形而上学的巨大性进行过于诗意的描述——正如我有时被指责的那样！ 因此，让我澄清一下：P 与 NP 问题并不是在问人类的思维是否可以解决数字计算机无法解决的问题，这才是围绕人工智能的更常见的问题。 即使（像我们大多数人认为的那样）P≠NP，这仍然可能无法阻止奇点或机器人起义，因为机器人不需要在多项式时间内解决所有 NP 问题：它们只需要比我们更聪明！ 相反，如果 P=NP，那将意味着你的计算机可以有效识别的任何类型的创造性产品，它也可以有效创造。 但是，如果你想构建一个 AI 贝多芬或一个 AI 莎士比亚，你仍然会面临编写一个计算机程序来识别伟大的音乐或文学作品的挑战。
所以，这就是 P 与 NP 问题的重要性。 它可解吗？ 简短的回答：目前，没有令人信服的理由认为它不可解！ 但它几乎肯定不会在短期内得到解决。
P 与 NP 问题不可解可能意味着，无论真相是什么，都无法从通常的集合论公理中证明出来。 哥德尔告诉我们，对于基本上任何未解决的数学问题来说，这确实是一种可能性，只有少数例外（例如，白方在国际象棋中是否必胜的问题，这可以简化为庞大但有限的计算）。 但是，好吧，在安德鲁·怀尔斯于 1993 年出现并解决了费马最后定理之前，费马最后定理也同样有可能无法解决，庞加莱猜想以及这个行业中的几乎所有其他问题也是如此！ 事实是，自从 1931 年被发现以来，“哥德尔小妖精”只非常罕见地探出头来，而且通常是针对涉及超限集合论的问题，而 P 与 NP 问题并非如此。
所以我想说，这就像科学中的任何其他事物一样：当然，在你解决问题之前，你无法确定你的问题是否可解。 但是，只要你在此过程中不断发现有趣的东西（就像我们现在这样），放弃就很傻了。
还有两点要补充。 首先，几乎没有理论计算机科学领域的人——不包括那些怪人，他们每周都会用他们的信件填满我的收件箱！——花时间直接尝试证明 P≠NP。 为什么不呢？ 原因与如果你还没有踏上火星，就不会开始载人前往另一个星系的任务的原因相同。 有比 P≠NP “更容易”的猜想——例如，专注于严格限制类型的算法——我们已经不知道如何证明，所以这些是明显的起点。 数学家和计算机科学家已经在这些更容易的猜想上取得了进展，尽管这些进展花费了数十年，并且遇到了深刻的障碍——其中一些障碍被英勇地绕过了，却又遇到了新的障碍，等等。 一方面，这种进展让我乐观地认为，进一步的突破是可能的；另一方面，它也让人感觉到还有多长的路要走。
这引出了第二点：即使假设 P≠NP，我认为对于为什么证明仍然难以捉摸也没有什么神秘之处。 我的意思是，费马最后定理从提出到证明花了 350 年，而化圆为方的不可能性花了两个千年。 而我们这里才过了多久，半个世纪？ 而且 P≠NP 本身不是告诉我们，即使是容易识别的解决方案也可能难以置信地难以找到吗？
更严肃地说，20 世纪 70 年代人们意识到，借用自数理逻辑的技术——哥德尔和图灵在 20 世纪 30 年代如此出色地运用了这些技术——本身不可能解决 P 与 NP 问题。 然后，在 20 世纪 80 年代，使用组合数学的技术证明限制类型算法的局限性取得了一些惊人的成功。 一些专家认为，P≠NP 的证明即将到来。 但在 20 世纪 90 年代，亚历山大·拉兹博罗夫和史蒂文·鲁迪奇发现了一些令人震惊的事情：来自 20 世纪 80 年代的组合技术，如果再稍微推进一点，就会开始“自食其果”，并且在证明 NP 问题更难的同时，也会证明它们更容易！ 由于有一个证明也证明了它要证明的相反结论是不可取的，因此再次需要新的想法来打破僵局。
到 21 世纪初，我们已经获得了既规避了 20 世纪 70 年代确定的逻辑障碍，又规避了 20 世纪 90 年代确定的组合数学障碍的结果。 但随后，我和阿维·威格德森在 2007 年证明，存在第三个障碍，即使是那些新结果也受到该障碍的限制。 然后在 2011 年，瑞安·威廉姆斯取得了下一个突破：基本上，他将一个远小于 P 的问题类与另一个远大于 NP 的问题类分开了。 这很重要，与其说是结果本身——与 P≠NP 相比，结果仍然显得可悲地微弱——不如说是他的证明规避了进一步进展的所有已知障碍。
现在，有人尝试使用代数几何、表示论和数学其他部分中最强大的武器来攻击类似于 P 与 NP 的问题，我们还不知道它将走向何方，但与此同时，每隔几年就会出现惊喜，并且以前看起来不可能解决的问题突然得到解决，以及与其他数学领域、实际密码学和算法设计的意外联系，当然还有量子计算迫使我们从不同的角度重新审视整个主题，总而言之，这足以让该领域蓬勃发展。
总而言之，我认为 P 与 NP 问题不是你的“科学终结论”的好例子！ 首先，这里没有“讽刺科学”的危险：就它所触及的更广泛的问题而言，P 与 NP 问题仍然“只是一个数学问题”，这意味着我们确切地理解了正在询问什么以及什么是或什么不是解决方案。 而且数学是累积的。 有些问题，一个见解和下一个见解之间有两百年的差距；其他时候，想法每小时都会出现——但无论哪种方式，数学理解的海洋都在单调上升，我们已经看到它达到了费马最后定理这样的高峰，这曾经是绝望的代名词。 我绝对看不到任何理由说明为什么同样的海洋有一天不能吞没 P 与 NP 问题，只要我们的文明能够持续足够长的时间。 事实上，我们的文明是否能够持续足够长的时间是我最大的不确定性。
14. 你相信奇点吗？
我认为，如果文明能够持续足够长的时间，那么当然：最终我们可能需要担心创造出一种对我们来说就像我们对鼻涕虫一样的人工智能，以及如何增加这种人工智能对人类价值观“友好”的可能性（而不是，比如说，将整个可观测宇宙转化为回形针，因为那是它被错误地编程想要的东西）。 此外，总有一天我们也许能够将我们的意识转移到计算机云中，并在模拟天堂中生活数十亿年。 我不知道数学或物理定律中有任何东西可以排除这些可能性，这只是另一种说法，就我所知，它们是可能的！
我甚至支持一些人花一生时间思考这些可能性。 我与许多以这种方式度过一生的人很友好；当他们路过城镇（或者当我路过他们聚集的湾区）时，我喜欢与他们交谈。 也许他们正在做的关于“人工智能安全”的工作会对今天的世界产生意想不到的衍生应用——更奇怪的事情也发生过。
还有一件事：如果你想让我匆忙为奇点社区辩护，方法是告诉我他们是一个怪异的极客邪教，崇拜一个高中辍学生和他的哈利波特同人小说，那么怎么可能有人认真对待他们的想法呢？ 不仅仅是人身攻击论证的无效性会让我怒火中烧——更重要的是，这种特定类型的人身攻击（“这些极客违反了我们的社会规范，因此我们不需要考虑他们所说内容的真假”）在几个世纪以来有着如此糟糕的记录。
听着，我曾多次与埃利泽·尤德科夫斯基辩论；我和他的意见分歧多于意见一致（当然，这部分是因为不需要在我们许多意见一致的领域浪费时间）。 但是，如果你关心大问题，埃利泽显然是你应该阅读的人！ 而且，他是否高中毕业与该决定无关，重要的是，他可以穿着蜘蛛侠服装，同时用水彩涂抹他的论点。
话虽如此，我自己的观点是，如果我们可悲的文明能够幸存足够长的时间，以至于不友好的人工智能成为主要担忧，那么我们可能首先需要处理许多其他存在的危险。 比如，我不知道，全球变暖、淡水枯竭、拥有核武器的神权政治家，以及启蒙运动事业的不断倒退？ 在这种情况下，直接研究人工智能安全可能就像直接研究 P 与 NP 问题一样：为什么不从可能本来就是先决条件的“更容易”的挑战开始呢？
说到这里，当我看到今天人工智能领域取得的激动人心的进展时，我看到了很快就需要处理的各种伦理问题——比如，深度神经网络如何向你解释它为什么拒绝了你的贷款申请？ 无人驾驶汽车应该使用功利主义还是义务论伦理来处理碰撞事故？ 但这些都是我们可以尝试、从错误中学习并迭代的问题——可以说是人类掌握任何东西的唯一方法。 这使得这些问题与奇点具有非常不同的性质，奇点（经常强调）我们只有一次机会做对。
我想说，问题在于，作为一个物种，我们不知道如何做对我们只有一次机会做对的事情。 当然，如果我们需要在（比如）十年后做对某件事，我们将别无选择，只能尝试。 但至关重要的是，我的奇点朋友对开发人类水平人工智能的估计时间表总是让我觉得……过于激进了。 这不像我有一个备选时间表，甚至是对时间表的概率分布，我可以对此表示更大的信心。 只是不确定性现在对我来说太大了，以至于我不明白我们如何才能有效地利用我们的估计来指导我们的行动。 因此，例如，无论我可能对友好人工智能进行什么研究，我怎么知道它实际上不是在增加人工智能灾难的可能性——例如，过早地揭露人工智能的秘密，或者给世界一种虚假的安全感？ （这类似于旧问题：即使你原则上同意帕斯卡关于他的赌注的观点，你怎么知道你没有向错误的上帝祈祷，从而给自己带来地狱之火呢？） 这不仅仅是一概而论的怀疑论：相反，它专门针对我既没有严格的数学也没有经验数据来向我展示我做错了什么以及如何改进以备下次的问题。
无论如何，这些就是为什么，即使我完全同意奇点是可能的，它可能也没有进入让我夜不能寐的前十名。
15. 你相信自由意志吗？
根据定义，如果你知道宇宙的完整状态，你就可以用它来计算我未来将要做的一切。 （或者至少，计算我可能做的每件事的准确概率，这对我来说似乎同样具有约束力！） 从这个意义上说，我们今天所做的一切都是由宇宙在大爆炸时的状态决定的——或者至少是概率性地决定的——无论我们生活在什么样的世界，这都是必然成立的。
另一方面，正是因为这种决定论在任何可想象的宇宙中都成立，我的观点是，它不是一种具有“獠牙”的决定论，或者说，它不可能真正威胁到任何值得谈论的自由意志概念。 坦率地说，我不在乎上帝是否知道我未来的选择，除非上帝的知识能够以某种方式在物理世界中显现出来，并被用来预测我的选择！
对我来说，关于自由意志的有趣问题都与作为一个宇宙内的存有，你是否可以足够详细地了解宇宙的状态来预测我将要做什么有关：例如，你是否可以在不杀死我的情况下获得关于我大脑的所有信息。 因为再说一遍，我的选择显然是由某些物理事物决定的。 但由此可见，“决定论”不可能成为相关的问题，因为它太微不足道了：真正的问题在于其他人知道你将在你做之前要做什么的能力。
因此，假设在遥远的未来，有可能将你自己上传到谷歌云，制作无限数量的你的大脑状态副本，向前或向后运行它们，并使用这些副本来准确预测你在给定时间对哪个刺激会做出什么反应（或者甚至只是你做一件事与做另一件事的概率）。 我不是在谈论使用 fMRI 扫描来猜测你将在几秒钟后按下哪个按钮，三分之二的时间：我谈论的是接近完美的、科幻小说级别的准确性。
在那种情况下，我很难看到科学还能说些什么来支持“自由意志不存在”！ 是的，我知道有些人热情地捍卫这样一种立场，即即使隔壁房间的计算机完美地预测了他们在做任何事情之前会做的一切，“他们仍然拥有自由意志”，因为隔壁房间的计算机与此有什么关系呢？ 但对我来说，这似乎只是未能将思想实验进行到其逻辑结论。 问题在于，按照纯粹的行为标准（比如说，图灵测试的标准），计算机完全有权被称为“你”，就像血肉之躯的版本一样！ 无论你最深沉、最私密的话是什么——对你的配偶的爱的宣言，无论是什么——计算机（假设）也会以同样的方式说出来，以至于你的配偶甚至无法分辨他们是在和谁说话。
简而言之，在我看来，预测机器将推翻许多人精心设计的两态解决方案，在这种方案中，你的选择是“理论上可预测的，但实际上不可预测的”，因此“就好像你拥有自由意志一样”，即使你没有，我们都可以高兴地回家了。 在一个拥有预测机器的世界里，你的选择将在实践中是可预测的，而且不会像你拥有自由意志一样。 你所做的一切都可以完全追溯到你之外的因果前因，加上纯粹的随机性——不是在某种哲学想象中，而是真实地、日常地发生。 因此，与其折磨文字，为什么不简单地承认，在这个世界里，自由意志将被揭露为一种幻觉呢？
反之亦然：如果扫描我的大脑状态、像计算机软件一样复制它等等被证明在根本上是不可能的，那么我不知道科学还能说些什么来支持“自由意志是真实的”！
几年前，我写了一篇关于这些问题的长篇文章，题为《量子图灵机中的幽灵》。 在那里，我采取的立场是，我们尚不清楚在多大程度上可以扫描、复制和预测像人脑这样的东西而不破坏其状态：这是一个开放的经验问题。 一方面，量子力学的不可克隆定理表明，你不能精确复制一个未知的物理系统——即使你错过了一个微小的细节，原则上也可能被混沌放大，并且可能完全改变一个人的行为。 另一方面，我的奇点朋友预计，大脑中与认知相关的所有信息都将存储在宏观自由度中——比如突触的强度和连接模式——我们可以很容易地想象遥远未来的纳米技术扫描和复制到所需的任何精度。 因此，我希望科学和工程的进步能教会我们更多——就像物理学、生物学、数学和其他领域的进步改变了其他曾经看起来空灵的哲学辩论的基础一样。
（正如我曾经看到有人精彩地表达的那样：在哥德尔定理之后，所有不同的数学哲学家阵营仍然在桌旁，但至少他们都需要重新洗牌！ 我们可以希望科学进步将在各种自由意志阵营中引起类似的洗牌。）
总而言之，我想说，你可以用枯燥的、同义反复的方式来定义“自由意志”，在这些方式中，我们要么显然拥有它，要么显然没有它，而无需离开我们的扶手椅并研究世界！ 但是，也有一种有趣的、富有成效的方式来定义“自由意志”——作为外部主体对我们某些选择的原则上不可预测性，超越了仅仅是概率性的——今天尚不清楚我们是否拥有这种自由意志，但未来的科学可能会告诉我们。 这似乎是一个值得欣赏的点。
16. 你的乌托邦是什么样的？
由于我与奇点人士交往如此之多，我的一部分本能地回应道：“乌托邦”只能意味着无数有情众生生活在他们自己选择的模拟天堂中，积累无限的效用。 如果这样一个存在想要挑战和冒险，那么它就会得到挑战和冒险；如果想要不停的性爱，那么就会得到不停的性爱；如果想要 P≠NP 的证明，那么就会得到 P≠NP 的证明。 （或者这个存在可以选择所有三者：毕竟这是乌托邦！）
然而，在较短的时间范围内，也许我能做的最好的事情就是谈谈我喜欢什么和讨厌什么。 我喜欢当人类在数学、历史或任何其他领域获得新知识时。 我喜欢当重要决定落入那些不断自我怀疑并担心自己的“部落”可能会犯错，对科学感到好奇并具有讽刺和荒谬感的人手中时。 我喜欢当社会的弃儿，比如艾伦·图灵或迈克尔·伯里（他预测了次贷危机），通过不合时宜的正确迫使其他人关注他们时。 每当我读到又一篇关于“心胸狭隘的 STEM 极客”的问题——我们基本上是自恋的孩子，缺乏同情心和社交技能等等——的文章时，我都会对自己说，“那么让其他人像我认识的大多数 STEM 极客一样狭隘和自恋吧；我对人类没有进一步的愿望了。”
另一方面，我讨厌任何事物的不可逆转的损失——无论是个人死亡、亚历山大图书馆的焚毁、种族灭绝、地球变暖导致沿海城市被淹没，还是物种灭绝。 我讨厌当权者是那些只凭直觉、信仰、部落或辩证唯物主义行事的人，他们甚至对他们学习世界的错误纠正机制的缺乏感到不自在。 我讨厌当孩子们对某个话题充满热情时，这种热情在学校里被扼杀，然后当他们无论如何成功地追求这种热情时，他们被称为自命不凡、享有特权的精英。 我讨厌同样校园现象的“宏观”版本，它在各种文化和历史中反复出现：某些少数群体被唾弃和鄙视，设法在世界重视的某件事上取得成功，然后因其成功而受到更多的鄙视。
因此，在奇点到来之前，我想我的乌托邦愿景仅仅是更多我喜欢的东西和更少我讨厌的东西！
附录： 在我发布问答后，阿伦森通过电子邮件向我发送了以下关于科学终结论的澄清：
顺便说一句，你说我不同意你关于科学终结论的观点，但这只说对了一部分。 我实际上认为你比大多数科学家更正确，他们愿意承认今天被呈现为“革命性”的科学有多少是由 20 世纪早期或更早时期的理论的证实、微小调整或应用组成的，这些理论自那时以来一直保持稳定。
话虽如此，我也认为
- 数学（及其表亲计算机科学）是无限的，并且像人们期望的那样健康，考虑到它们的无限性。
- 仅在我有所了解的领域，NP 完全性、公钥密码学、肖尔算法、暗能量、黑洞的霍金-贝肯斯坦熵和全息对偶性是 20 世纪 70 年代至 90 年代的六个基本发现的例子，它们似乎能够与早期发现的几乎任何东西相提并论（如果不是完全像相对论或进化论那样）。
- 如果文明能够持续足够长的时间，那么绝对没有理由说明为什么不可能对自然世界进行更根本的发现，就像相对论或进化论一样。 一个可能的例子是实验证实的关于空间和时间离散结构的理论，黑洞熵让我们有理由怀疑它在那里。 另一个例子是发现外星生命，和/或一个成功解释了生命在我们的宇宙中有多普遍的理论。 但当然，我不知道我们是否能活得足够长，让这些事情中的任何一件发生，就像我不知道我们是否能活得足够长来证明 P≠NP 一样。
在这里，我抛开了仅仅是个人/情感方面的因素，即希望你是错的，并将我自己的精力投入到科学的某些部分，在这些部分中，你的论点对我来说比在其他地方更错误！
进一步阅读:
请参阅我与 萨宾·霍森菲尔德、 史蒂文·温伯格、 乔治·埃利斯、 卡洛·罗韦利、 爱德华·威滕、 加勒特·利西、 保罗·斯坦哈特、 李·斯莫林、 埃利泽·尤德科夫斯基、 斯图尔特·考夫曼、 克里斯托夫·科赫 和 鲁珀特·谢尔德雷克 的问答。