BIGCHINA：认识元宇宙技术的一个框架( 四 ) 本文摘自《元宇宙漫游指南》

打个不太恰当的比方：玩过动作游戏的朋友大多知道，在游戏中，我们扮演的英雄经常可以使用很多招数，有些招数只能是针对单一对象输出的；而另一些招数则可以针对全体敌人输出。这里，前一类的单体输出招数就相当于经典计算，而后一类的群体输出招数就相当于量子计算。我们知道，在面对大量小怪围攻的时候，一次群体输出产生的效果可以顶得上很多次单体输出的招数。同样的道理，在一些特定情况下，量子计算可以比经典计算实现非常大的效率提升。
举例来说，大数因式分解在破解公开密钥加密的过程中有十分重要的价值。如果用计算机，采用现在常用的Shor算法来对数N进行因式分解，则其运算的时间将会随着N对应的二进制数的长度呈现指数级增长。1994年时，曾有人组织全球的1600个工作站对一个二进制长度为129的数字进行了因式分解。这项工作足足用了8个月才完成。而从理论上看，如果我们要分解一个二进制长度为1000的数，将会耗时1025年——真不知道到时候银河系还在不在！然而，如果同样的问题换成用量子计算来解决，那么整个问题就可以在1秒之内解决。量子计算的威力由此可见一斑。
但是，在看到量子计算威力的同时，我们也必须认识到，至少到目前为止，量子计算的威力还只能体现对少数几种特殊问题的处理上，其通用性还比较弱。事实上，现在见诸报道的各种量子计算机，也都只能执行专门算法，而不能执行通用计算。比如，谷歌和NASA联合开发的D-Wave就只能执行量子退火（QuantumAnnealing）算法，而我国研发的光量子计算机“九章”则是专门被用来研究“高斯玻色取样”问题的。尽管它们在各自的专业领域表现都十分优异，但都还不能用来解决通用问题。这就好像游戏中的群体攻击大招，虽然攻击范围广，但是对每个个体的杀伤力都比较弱。因此，如果遇上大群的小怪，群体攻击固然厉害，但如果遇上防御高、血条厚的Boss ，这种攻击就派不上用处了。
从这个角度看，如果我们希望在元宇宙当中用上量子计算的威力，就必须先找出适合量子计算应用的问题和场景，然后再找到相应的算法。与此同时，我们也必须认识到，虽然量子计算的研发和探索十分重要，但是它和对其他技术路径的探索之间更应该是互补，而不是替代的关系。云计算和边缘计算
如果高性能计算和量子计算都不能完全回应元宇宙带来的算力挑战，那么还有一种可能的解决思路就是应用云计算。
我们可以用一个通俗的比喻来对云计算进行理解。在传统上，用户主要是通过调用自有的单一IT资源，这就好比每家每户自己发电供自己用；而云计算则好像是建了一个大型的发电站，然后将“电力”（IT资源）输出给所有的用户来用。
用户就可以根据自己的需要来选择相应的IT资源了。比如，如果元宇宙的用户需要更多的算力或存储，而本地的机器无法满足，那么就可以通过从云端来获取“外援” 。一个云端CPU不够，那就再来几个，按需取用，丰俭由人，既方便，又不至于产生浪费。
尽管从理论上看，云计算可以很好地承担元宇宙产生的巨大运算和存储需求，但是其缺陷也是很明显的。比较重要的一点是，在执行云计算时，有大量的数据要在本地和云端之间进行交换，这可能会造成明显的延迟。尤其是数据吞吐量过大时，这种延迟就更加严重。对于元宇宙的用户来说，这可能会对其使用体验产生非常负面的效果。