In the decade since 2010, successes in artificial intelligence have been at the forefront of computer science and technology, and vector space models have solidified a position at the forefront of artificial intelligence. At the same time, quantum computers have become much more powerful, and announcements of major advances are frequently in the news. The mathematical techniques underlying both these areas have more in common than is sometimes realized. Vector spaces took a position at the axiomatic heart of quantum mechanics in the 1930s, and this adoption was a key motivation for the derivation of logic and probability from the linear geometry of vector spaces. Quantum interactions between particles are modelled using the tensor product, which is also used to express objects and operations in artificial neural networks. This paper describes some of these common mathematical areas, including examples of how they are used in artificial intelligence (AI), particularly in automated reasoning and natural language processing (NLP). Techniques discussed include vector spaces, scalar products, subspaces and implication, orthogonal projection and negation, dual vectors, density matrices, positive operators, and tensor products. Application areas include information retrieval, categorization and implication, modelling word-senses and disambiguation, inference in knowledge bases, and semantic composition. Some of these approaches can potentially be implemented on quantum hardware. Many of the practical steps in this implementation are in early stages, and some are already realized. Explaining some of the common mathematical tools can help researchers in both AI and quantum computing further exploit these overlaps, recognizing and exploring new directions along the way.


翻译:2010年以来的十年中,人工智能的成功一直处于计算机科学技术的最前沿,矢量空间模型巩固了在人工智能最前沿的位置。与此同时,量子计算机已经变得更加强大,重大进步的宣布也经常出现在新闻中。这两个领域的数学技术比有时实现的更为共同。矢量空间在量子力学的轴心位置处于1930年代的位置,这种采用是从矢量空间的线性几何学中推导逻辑和概率的关键动力。粒子之间的量子互动以强力产品为模型,该产品也用于在人工神经网络中表达物体和操作的走向。本文描述了这些共同的数学领域,包括它们如何用于人工智能(AI),特别是自动化推理和自然语言处理(NLP)中的例子。讨论的技术包括在量子力力力力学空间、伸缩产品、子空间和暗示、或直线度预测和否定、双向矢量量量数据、密度矩阵、正面操作者和高压产品。一些应用领域包括信息的检索、分类和暗示、模拟文字构造的早期演化和潜在演算方法中,这些可进一步解释和解释的硬化工具。

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