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104千字 字数
2023-06-01 发行日期
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主编推荐语

系统讲解量子人工智能算法设计和应用。

内容简介

量子计算与人工智能的交叉融合，促使量子人工智能的不断发展。本书旨在采用对深度学习爱好者友好的方式，构建量子人工智能应用。

全书共13章，第1章和第2章系统介绍量子计算机发展脉络和量子计算编程的基础知识。

第3~7章分别介绍不同的深度学习方法和在这些算法逻辑上构建量子启发算法的方式，用量子线路中的相位作为神经网络的可学习参数，重构为量子神经网络算子。这些算子可以在PyTorch环境中直接调用。

第8章和第9章是量子人工智能的进阶知识，讲解不同量子算法的可行的评估方式和量子神经网络基于Torch.Script技术进行算子化的内容。

第10~13章通过在原生的深度学习PyTorch环境中引入量子算法，带来可能的量子增强，并分别实现了对材料晶体结构相变过程搜索，冠状病毒RNA序列变异预测、药物虚拟筛选中亲和能的预测及基因表达药物设计等案例。

本书可作为量子人工智能初学者的入门书籍，PyTorch深度学习爱好者的参考书籍，也可作为从事量子人工智能相关工作技术人员的应用指南。

目录

  • 版权信息
  • 内容简介
  • 作者简介
  • 前言
  • 第1章 量子计算和人工智能
  • 1.1 量子计算机体系各个物理进展
  • 1.2 量子线路介绍
  • 1.3 量子神经网络及其应用
  • 参考文献
  • 第2章 量子计算基础框架
  • 2.1 量子计算基本概念
  • 2.1.1 复内积空间
  • 2.1.2 狄拉克符号
  • 2.1.3 量子比特
  • 2.2 矩阵的张量积
  • 2.3 封闭量子系统中量子态的演化（酉算子）
  • 2.4 量子门
  • 2.5 量子电路
  • 2.6 量子测量
  • 2.7 密度算子
  • 2.8 含参数的量子门表示
  • 2.9 约化密度算子
  • 2.10 量子信息的距离度量
  • 2.11 经典的量子算法和工具
  • 第3章 量子自编码网络
  • 3.1 经典自编码网络
  • 3.2 变分自编码网络
  • 3.3 量子自编码网络的量子信息学基础
  • 3.3.1 量子信息学中的偏迹运算
  • 3.3.2 保真度与量子自编码网络的损失函数
  • 3.4 量子自编码网络
  • 3.5 案例
  • 参考文献
  • 第4章 卷积、图、图神经网络相关算法
  • 4.1 卷积神经网络
  • 4.1.1 经典卷积神经网络
  • 4.1.2 AlexNet
  • 4.2 量子卷积神经网络
  • 4.2.1 回顾经典卷积
  • 4.2.2 量子卷积
  • 4.2.3 代码实现
  • 4.3 量子图循环神经网络
  • 4.3.1 背景介绍
  • 4.3.2 经典GGRU
  • 4.3.3 基于QuGRU实现的QuGGRU
  • 4.3.4 循环图神经网络补充介绍
  • 参考文献
  • 第5章 注意力机制
  • 5.1 注意力机制背景
  • 5.1.1 Self-Attention
  • 5.1.2 Multi-Head Attention
  • 5.1.3 量子注意力机制
  • 5.1.4 量子注意力机制的代码实现
  • 5.2 图注意力机制
  • 5.2.1 图注意力网络
  • 5.2.2 经典算法的代码实现
  • 5.2.3 量子图注意力网络
  • 第6章 量子对抗自编码网络
  • 6.1 经典生成对抗网络
  • 6.1.1 生成对抗网络介绍
  • 6.1.2 GAN的训练过程及代码
  • 6.1.3 GAN的损失函数
  • 6.2 量子判别器
  • 6.3 对抗自编码网络
  • 6.3.1 对抗自编码网络架构
  • 6.3.2 对抗自编码网络的代码实现
  • 6.3.3 完全监督的对抗自编码网络架构
  • 6.3.4 完全监督的对抗自编码网络的代码实现
  • 6.3.5 量子有监督对抗自编码网络
  • 第7章 强化学习的概念与理论
  • 7.1 强化学习的概念
  • 7.1.1 什么是强化学习
  • 7.1.2 马尔可夫决策过程
  • 7.2 基于值函数的强化学习方法
  • 7.2.1 基于蒙特卡洛的强化学习方法
  • 7.2.2 基于时间差分的强化学习方法
  • 7.2.3 基于值函数逼近的强化学习方法
  • 7.3 基于策略的强化学习方法
  • 7.4 基于参数化量子逻辑门的强化学习方法
  • 7.4.1 量子态编码方法
  • 7.4.2 Q-Policy Gradient方法
  • 第8章 量子机器学习模型评估
  • 第9章 基于TorchScript量子算子编译
  • 9.1 TorchScript语义和语法
  • 9.1.1 术语及类型
  • 9.1.2 类型注释
  • 9.2 PyTorch模块转换为TorchScript
  • 9.2.1 跟踪量子及经典神经网络
  • 9.2.2 script（）方法编译量子模型及其函数
  • 9.2.3 混合编译、跟踪及保存加载模型
  • 9.3 Torch自动求导机制
  • 9.3.1 自动求导机制的使用方法
  • 9.3.2 自动求导的微分及有向无环图
  • 9.3.3 量子算子及编译原理
  • 9.3.4 量子求导及编译
  • 第10章 量子StyleGAN预测新冠毒株Delta的变异结构
  • 10.1 经典StyleGAN模型
  • 10.1.1 移除传统输入
  • 10.1.2 添加映射网络
  • 10.1.3 生成网络与特征控制
  • 10.2 StyleGAN部分代码
  • 10.3 量子QuStyleGAN模型
  • 10.3.1 QuStyleGAN模型构建
  • 10.3.2 量子启发模糊卷积
  • 10.3.3 量子渐进式训练
  • 10.4 QuStyleGAN部分代码
  • 10.5 QuStyleGAN生成表现
  • 第11章 模拟材料相变过程路径搜索
  • 11.1 建模方法
  • 11.2 实现方案
  • 第12章 蛋白质-生物分子亲和能力预测
  • 第13章 基因表达
  • 附录A 神经网络基础简介
  • A.1 感知机
  • A.2 多层感知机
  • A.3 神经网络
  • A.4 激活函数
  • A.5 损失函数
  • A.6 误差反向传播
  • A.7 参数更新
  • A.8 模型优化
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出版方

清华大学出版社

清华大学出版社成立于1980年6月，是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府，秉承清华人“自强不息，厚德载物”的人文精神，清华大学出版社在短短二十多年的时间里，迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向，把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务，并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金，逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色，在教育出版领域树立了强势品牌。