原标题:量子总结离商业化不太远了,那便是创业者们想要的

姓名:何承勇

谷歌(Google)量子人工智能实验室的 Masoud Mohseni、Peter Read、哈特mut
Neven及其同事规划了通往终极量子机器的投资蓝图

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谷歌(谷歌)于自身合法博客上宣布,开源量子总计软件OpenFermion。这是继开源tensorflow、caffe等深度学习开发框架后,又一回新动作。

学号:16050510005

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金沙网址 ,量子总计长时间以来被一大半人认为是将使用于深入将来的技术,不过出于一种对“非完美能力”的新认知不断觉醒,量子总括实际投入商业化运用的那天突然变得不那么远了。

谷歌(谷歌)代表,本次开放的是OpenFermion的源代码,可供用户免费使用,地工学家和材质学家能够应用Google软件改编算法和方程,使之能在量子总计机上运营。

转载自:

谷歌(Google)量子人工智能实验室的 Masoud Mohseni、彼得 Read、Hartmut
Neven及其同事规划了通往终极量子机器的投资蓝图。

一家Berkeley的集团 Rigetti 前几日发布了一款类似于亚马逊(Amazon)云服务 AWS
的连串,叫做量子云服务 (Quantum Cloud
Service)。近年来十多名初阶用户包蕴了来自生物科技(science and technology)和化学领域的商家,它们都期待借助量子技术商量复杂的分子结构、从而有助于新药物的研发。

“大家期待这一次的操纵能帮忙建立以OpenFermion为专业的社区,从而让化学模拟能在量子总计机上进展演算。”谷歌(谷歌(Google))在博文里写到。

【嵌牛导读】:就在二〇一八年一月二十三日,小编国发出了社会风气首颗量子卫星“墨翟号”,“量子”两字起始被芸芸众生通晓。而在当年地面时间3月2十五日,谷歌(Google)开源量子计算源代码。

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固然最近在混合总结种类中量子总结部分的力量还不够强、而且便于犯错,然则它立时快要“充分好”以至于能够扶助传总结算机比往常显示得更好。以此里程碑被号称量子优势,Rigetti
认为量子优势将在 6 到 36 个月的日子内完毕。

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【嵌牛鼻子】:谷歌、量子技术

谷歌的低温恒温器在 10mK 温度下运维量子处理器

还有,“丰硕好”并不表示量子计算能够在末了计算结果上展现得同古板计算机一样准确,可是在特定领域它“充分好”的优势是醒指标。

谷歌(Google)开源的做法也是量子总结机世界如今的方向。IBM、AMD、微软塌塌D-Wave等店铺都曾公布开放自身的量子计算平台,使之能拉动量子总括的商业化运作。

【嵌牛提问】:“量子”技术与观念总括机技术相比,强在哪些方面?

从量子纠缠到与大分子化学反应,不能选拔守旧二进制总结机有效描述的世界特色有成都百货上千。消除这一难题的点子,正如物教育家Richard Feynman
在30年前发现到的,正是利用量子处理器,那种电脑并且混合了价值观状态,恰如物质所做的那样。然则,这样的量子机器投入使用前须求制服重重技能障碍,当中包蕴误差控制以及依据编码新闻的量子状态运营保真度的提拔。

譬如说规划新的化学合成物时,量子总结机能够效仿理论上恐怕成员的持有原子和其电子的也许位置。大概在金融领域,从
100
个投资标的中选出最佳的投资组合时,量子总计机能够效仿整个组合的大概结果。

OpenFermion那款软件包括有多个算法库,能在量子计算机上模拟电子的互相功能。那对于化学和资料科学领域卓殊关键,因为OpenFermion能够帮忙地文学家将化学分子模拟实验和素材描述为量子总括机能够理解的编程方式。在此之前,物艺术学家必须与正式的量子总计机软件开发者同盟,编写大量软件代码,才能在量子总计机上模拟电子间的相互作用。

【嵌牛正文】:

人类正在制作终极量子计算机:二个足以容忍误差和谬误,消除任何难题的量子总结机。理论上讲,那样一台由一点都不小批量子比特结合的巨型电脑为骨干的机器要比平常电脑更快,总计能力至少当先10
年。校勘错误须要冗余,量子比特的数据要求十分大扩张。例如,1 天时间内对
3000 位数实行因式分解是经典总计机难以胜任的,而那也亟需
1亿个量子比特别展览会开总结,而且那是在每 100,000 个操作中唯有 1个量子位出错的前提下。如今,大家还不曾组建出具有数10个量子位的量子处理器的力量。

这几个世界都不那么追求“完美能力”或然“精确结果”。在几十亿的大概结果中,得不到最佳的结果也不重庆大学,第三好、第壹好的结果都早就“丰硕好”了。就是出于那样的回味以及特定领域对非精确结果的包容性,量子总结的商业化运用大概真正会一点也不慢赶来。

其余,OpenFermion还是能一贯改编八个最盛行的思想意识模拟器——Psi4和PySCF。值得提的还有,OpenFermion可匹配数种分化的量子计算机,在这之中囊括谷歌(Google)、Rigetti和IBM开发的机型。

三月,谷歌(Google)量子AI实验室物艺术学家在《自然》杂志上公布小说建议:量子总结领域即将迎来历史性的里程碑,小型的量子总结机会在5年内稳步兴起。十月,U.S.公告的《二零一五-2045年新生科学和技术趋势报告》量子总计机的广大技艺壁垒已经上马被依次攻克,在今后的5-15年里,世界只怕出现一款有实用意义的量子计算机。

至于量子总括的陈腐观点使得投资者认为那项技术只辛亏远期获得回报。但我们以为,假若那个小装置在今后5年内冒出,长时间回报也享有恐怕,就算它们不能够改良全体不当。

当今,为了加快创立出量子优势的实际应用产品,Rigetti
正在邀约用户申请系统的免费使用权,并为第多个达到指标的团体设立了 100
万法郎奖金。Rigetti
代表:大家注意商业化使用,因为究竟那是这家企业存在的来由。

【金沙网址】开源量子总结软件OpenFermion,那多亏创业者们想要的。除了谷歌外,量子总结机初创公司Rigetti也加入了本次的软件开发。谷歌(谷歌(Google))在博文中意味,在软件开发进度中,华盛顿联邦理法高校、美利坚私营国LawrenceBerkeley国家实验室、内布拉斯加学院、北卡罗来纳教堂山分校高校、瑞典王国皇家理经济高校、达特茅斯高校和美利坚合作国国家航空航天局提供了帮手。

更多的同盟社觉得处理有个别重点职责时用量子计算机会快上几百万倍。软银新建立的Vison基金准备投资量子总括;IBM、微软也在发力;还有在这些领域较盛名的创业公司D-Wave
Systems都看好那套系统。到近期结束,量子计算机还不曾用在任何商务活动中。

反驳保障的不够并不要紧碍成功。结合了量子和经文方法的启发式混合方法能够支撑有力的前景选用。神经网络在机器学习方面的近年成事正是1个很好的例子。在上世纪90
时期,磨练深度神经网络的微型总括机还不存在,有着强宝鸡论功底的
convex方法(以饱含鲜明最小消除决方案的函数为根基)在这一世界甚是流行。明日,这几个措施并不适用于深度学习。神经网路的基本功算法很难改变,不过,多亏了Moore定律,大家获得了一部分令人称奇的里程碑式的新硕果。

Rigetti 已经得到了 1.195 亿澳元融通资金,投资人蕴含了Andreessen
Horowitz。归来乐乎,查看越多

对待古板总结机,量子总结机的最大分别在于:守旧计算机只好依据时间顺序三个个地化解难题,而量子计算机却足以同时缓解多少个难题。

量子技术正在将人类带上新的高峰度。方今,谷歌从头正确实验室、AI研讨人口因此互联网连接到量子总计机,并加速商酌怎么着将项目成为工作。谷歌的指标是砥砺我们为新技术开发工具、应用,最后将它变成更快、更强硬的云总计服务。

诚如地,固然明日不曾证据注明非完美量子机器能够测算的十足快以化解实际难点,但气象或许在改动。模拟和数字量子硬件的框框、保真度和可控性正在稳步进步。大家预测在几年内,基于CMOS(互补金属氧化学物理半导体收音机,complementary
metal oxide–semiconductor)技术的可控量子系统执行一定职分的速度就会超过守旧计算机。

小编:

价值观计算机应用的运算规则是二进制,用0和1记录音讯处境。但量子总计机由量子状态来讲述音信,依据量子的特点它能够同时意味着各类景观,并还要开始展览叠加运算,因此具有更快捷的运算情势。

据媒体获得的一份谷歌(谷歌)幻灯片演示稿显示:谷歌(谷歌)的量子硬件已通通暴光,包涵其名为“胚胎量子数据主导”(Embryonic
quantum data
center)的新实验室。而另一个幻灯片则显得了“ProjectQ”项指标相干新闻。
(注:ProjectQ是在Python中贯彻的量子总计的开源软件框架,它同意用户采纳强劲而直观的语法在Python中完结其量子程序。作为几个开源项目,指标是砥砺开发者为量子计算机编写代码。)

明日关于早期量子总结装置,我们提议了多个有效的商业化运用:量子模拟、量子协助优化和量子采集样品。这个世界内的更快总计速度将在人工智能、金融和治疗方面形成商业化优势。

由于量子总计机处理能力比当下守旧一级总计机高多少个数据级。由此,许多人觉得,量子总结机将成功之前被认为是不或者形成的职务,例如模拟化学催化剂、建立一流复杂系统的模子、破解加密密码等。但时至明天,那么些店铺付出的量子总括机处理能力不够有力或不够规范,在运营大部分职务时不足以超越古板总计机。

量子总计机(韩语:quantum
computer)是一种接纳量子逻辑实行通用总结的设备,通过叠加原理和量子纠缠等次原子粒子的表征来兑现对数码的编码和控制。古板总计机的半导体收音机是靠控制集成都电子通讯工程高校路来记录及演算音信,而量子总计机则盼望控制原子或小分子的情景,记录和平运动算音信。

量子总括机的发展不仅须要多学科互动,而且亟需教育界和产业界紧凑合作。创立丰裕可相信、可控、商业化的设置须求硬件水平的升级。化解现行反革命硬件限制的实际上难点亟需启发式量子算法。

与平日电脑相比较,量子计算机不仅速度超快,而且能消除复杂得多的题材。1995年,Bell实验室的专家Peter·秀尔(PeterShor)表明量子计算机能做出离散对数运算,而且速度远胜古板电脑。因为量子不像半导体收音机只好记录0与1,能够同时意味着二种动静,倘若把半导体收音机比喻成单一乐器,量子总结机就如交响乐团,1次运算能够拍卖各类不相同情状。贰个40比特的量子总计机,就能在十分短期内解开10二十四位处理器花上数十年化解的标题。

三大商业前景

那种经过转移原子和任何一线粒子的干活方法消除了很多总括机近期没有消除的难点,但眼下量子总结技术仍面临争议。虽说,谷歌和IBM企图将那种技术商业化的做法直接促使了云计算市集新一轮的比赛。

即使有的管用的技艺发展成为切实,新兴的量子处理器将有大概胜任以下几类任务,并在未来几年内全部商业价值:

武大高校量子总计切磋人口Peter-迈克马洪(PeterMcMahon)认为“谷歌(Google)正在搭建量子硬件,同时软件也应用一对一开放的心思。将来的有个别时间点,谷歌(谷歌)就会让量子总括改为真正的云计算服务”。

量子模拟。对化学反应和材质进行建模是量子总计最有只怕的叁个利用。研商者可以在微型总结机中探究数百万的候选而不用再消费数年,投入数亿的比索塑造和意志少量素材。不管指标是用于飞机的更强的高分子材料,用于小车的更管用的触媒转换器,用于太阳能电池的更好资料,更好的教育学品仍然更透气的小不点儿,更快的发现途径将会带来巨大价值。

LawrenceMoore国家实验室(Lawrence Livermore National
Laboratory)地医学家乔纳森-杜波依斯(Jonathan
杜波依斯)则以为,谷歌近日的安顿相比清楚,正是想让当局和探讨人口可防止费使用这一技术。可是谷歌(Google)发言人没有对此开始展览回复。可是像类似提供早起免费使用技术的做法很合乎谷歌(谷歌(Google))云的悠久战略。

测算材料发现早已是3个极大的产业。量子统计将为它推动根本的更动:从品质和描述到数码和展望。化学反应率对成员能量极其敏感,且横跨的限定已超越经典计算机的处理能力。如果稳健的算法成为现实,恐怕无需尽量的量子错误订正就足以成功材料模拟的义务。例如,已知的算法(例如量子力学变分总计的办法)有只怕不要求量子位错误决定。

二〇一四年,谷歌(谷歌(Google))表露说它准备付出量子计算机,能与存活一级计算机并辔齐驱,或许更好。曾豪言那套系统在前年年初在此之前就会表明自身的“霸权”。当年八月份,谷歌已推出一块芯片,名叫Cloud
TPU,它以付费服务的花样租给客户以及免费提须求一些学术切磋人士接纳。本次被网友爆料光的幻灯片,谷歌(谷歌(Google))再一次重复了这一猜度。

很三种经济贸易模型能够提供量子模拟器。实验室能够允许付费访问。总计机公司得以出任顾问。一些商厦或者会换到股权,以换取量子协理的突破并带动更新材质的前行。

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量子扶助(Quantum-assisted)优化。在情理、社科和各行业有着关乎量化计算的教程中,最基本也是最困顿的盘算职分就是优化。这几个优化难点很难用常规计算机化解。因为算法只可以减缓地遍历全部数学上也许的缓解方案,而优质的缓解方案恐怕躲藏在难以制服的一个钱打二17个结障碍今后。最广大经典的算法就是采用计算学方法(如热能分布/thermal energy
distributions)来「越」过那个障碍。我们认为那种经典项目标采集样品(classical sampling)能因此引入量子现象的偶发(如量子隧道,穿过障碍传递量子新闻)达到增加的意义,从而找到大概很少见但格外高品质的化解方案。

Cloud TPU

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与一般电脑相比,量子计算机不仅速度超快,而且能缓解复杂得多的题材。从理论上讲,量子总结在加密上边很有前途,与现有机器相比较,它能够让多少传输更安全,同时量子机器能够小幅度缩减总括时间,大大下降云服务价格。

这么些芯片唯有 6x6mm 的尺寸,控制 6 个量子比特

而是量子计算机的体积更庞大,需求特殊珍爱,比如深度冷冻等难点,并不是持有集团都足以买入可能放进集团协调的数额主导,因而,近日用户能选用更好的利用办法就是透过互连网租用;另一方面,其便捷的演算功能将升任云服务的竞争优势,即使依据分钟租用,这一优势将会大幅的下降云服务的管用价格。那样,谷歌(谷歌)就可扭转最近的云服务产品滑坡于亚马逊、微软的风声。

例如:推荐系统和广告竞价策略需求利用最优化的算法为消费者提供最及时得力的音信。基于量子总计和平时电脑的混杂格局可以增强此类职分在诸多天地中的服务品质。物流公司得以用新的艺术每一日优化他们的日程安插,安排和产品分配,医疗诊断也将变得尤为快速准确。在新架设的救助下,科学技术公司如谷歌(谷歌(Google))、微软、亚马逊和

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推特 提供的查找或制品推荐介绍品质都会得以进步。

多年来,谷歌(谷歌(Google))投入了大量日子、人力和金钱开发量子总括机。对于量子总括机的商业化前景,谷歌表示:保守估算,量子计算的投资者猜度只可以在深入得到回报。但随着小型的量子计算机会在5年内日趋兴起,长期的回报照旧是有恐怕的。

量子采集样品。从概率分布中抽样的方法广泛应用与总结和机械学习世界。理论上,理想的量子电路可以比一般电脑更快地对更大致率分布范围实行采集样品。大家的计量表明,固然是绝对小电路的高保真量子门(7×
7 量子比特,深度 25)也能够对经典架构不大概接触的可能率分布实行取样。

与此同时,谷歌(Google)建议了先前时代量子总计最实惠的多少个商业用途:量子模拟,量子帮忙优化和量子采集样品。接纳这几个技巧,能够让材质、金融、保健等行业从中收益。以材质学应用为例,通过量子总结实行建立模型,研究人口能够从数百万候选材质中选出更强的飞行器聚合物材质,更迅捷的太阳电池材质,更好的药品或更透气的布料。这几个发现都抱有巨大的商业价值。

实际上,从浅量子电路中对概率分布举行采集样品大概是「量子霸权」的一大例证——这一术语是由理论物经济学家
JohnPreskill成立的,用以描述量子处理器能在长时间内实现明确的数学职务的能力。此类任务便是是经典架构的超级计算机(如作者国的神威·巢湖之光)也无能为力在有限的光阴内形成。大家相信在未来的几年里,表明量子霸权的试验就会并发。

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量子采集样品的绝密应用是机器学习中的推理和格局识别。为了推动学界和产业界的前进,谷歌安顿开放云总括接口,向开发者们提供接触量子计算的空子。

代表性技术

技巧阻碍

实在,量子总计的经济贸易使用场景一度悄然开启。IBM五月已透露:二零一七年将推出环球率先个商业化(收费的)量子总计云服务——IBM
Q。该新体系能够为天下的研讨职员服务,处理古板电脑一点都不大概化解的繁杂计算,成为今后培养和磨炼量子总计市集的根本。

量子计算最近距离商业化还有一段距离,一些技能挑衅必须得以化解。量子计算机硬件必要扩充规模以与当下的处理器硬件竞争,而最近架构的总结机已经在穆尔定律之下发展了数十年。量子比特殊必要要量子相干性以多变量子纠缠,这一定于经典总结机要求有增益的结晶管。怎么着落到实处广泛和相干性是量子总计机连串面临的最大挑衅。那个标题就是在答辩上也是难以消除的,因为量子音信不能够被复制,而量子计算机中的子系统相互纠缠,那导致全体计划都要以全局的角度来钻探。

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咱俩觉得超导量子比特是量子计算机最有前景的方式。基于专业集成都电子通信工程高校路和不凡技术,那种架构相对而言不难被创设和掌握控制。那种架构已经存在种种不一样的模拟量子处理器了,它们得以满意区别的任务急需。在此之前,10量子比特的高保真系统已经济钻探制成功,那也印证了优秀格局的矛头。

其实利用

与此同时,一些新的技能正在援救超导量子总括化解扩充性的标题,如超导撞击软禁(superconducting
bump bonds),那是一种含有消息处理单元和和控制电路的双层架构。最近,一千量子比特的「量子退火」原型机已经进来商用,那些机器是仿照量子处理器,可为找到有些任务的最优消除方案提供有益。

在毫不多长期,量子创业公司像雨后春笋般冒出尖头来。软银已新确立的Vison基金来准备投资量子总括,近年来也有几家比较闻名的家创业公司,如D-Wave
Systems、Rigetti Computing等。Rigetti
Computing为量子总结机开发设备和软件,已取得6900多万日币的融通资金,集团创办者查德·里格蒂(ChadRigetti),以为未来,量子计算技巧以往跟AI一样火爆。

近日还不周到的量子总结机还索要得到越多创新。浅量子电路须求更高的栅极保真度和越来越多稳定性以限制去相关。量子退火机器则供给在连接性,控制精度和血脉相通时间方面取得查对。其它,大家最后须要的仍是3个能够代表量子退火的方案。

附量子总括的腾飞进度:

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二零一一年112月D-Wave
系统公司声称NASA和谷歌共同约定了一台使用512量子位的D-Wave
Two量子计算机。

谷歌(谷歌(Google))动用发射电波频率和微波电子装备创设可扩张的主宰硬件

2012年四月,谷歌和NASA在佛蒙特的量子人工智能实验室公布D-Wave Two。

买卖机会

二〇一一年一月,科大潘建伟院士领衔的量子光学和量子新闻集团的陆朝阳、刘乃乐切磋小组,在国际上首次得逞落实用量子总计机求解线性方程组的试验。同年发现了社会风气上稳定度最高量子内部存款和储蓄器,建构实用量子总计机更进一步。

三个新技巧能够经过三种办法投入市集升级工作:即扩展利润、下落引入新技巧或下跌基础生产设施的投资。在数字化时期,引入一种新技巧能够造成指数级的影响:尽管只会升级产品1%
的身分,同样能帮助集团在用户量或净利润上带来压倒性的增加。那正是「超新星效应」,它在市面包车型大巴竞争、反射率和效用上起重视庆大学的功能。

二零一四年7月,IBM在量子运算上取得两项重点突破,开发出四量子位原型电路(Four
Quantum Bit Circuit),成为现在10年量子计算机基础。

要是早期量子总括设备只要能给后天的计算速度或功率提高一丝丝,早期选取量子总结的营业所将会收获一点都不小的利润。其竞争对手也会合临着很高的进去壁垒才能提供相同质量的劳务或产品,那也因为只有些学者才能编写量子算法,集团也亟需比较长的岁月来设计新算法。对那种垄断(disruptions)最为开放的商场是多新闻(information-rich)和数字化的商海,并且还关乎到依靠于广大变量的买卖挑衅。那种开放性市镇就有如金融服务、健康医疗、物流和数码解析。

二零一五年十二月,新南Will士大学首度使用硅制作出量子闸。

协作社索要审视自身的必要和要求才能制定商业案例。必要分析能够用以下情势来评估:首先必要规定「最小可行性产品」,因为早期量子创新仅仅只是凭借着宗旨特征出席市集。然后评估该量子创新是还是不是消除商场现有的急需(拟合产品和商海)、产品商业化所需求的岁月(上架速度)和商海的反射(业务跟踪)。

二〇一五年三月,美利哥南卡罗来纳大学大学市分校发明世界上第3台由5量子比特结合的可编制程序量子计算机。

诸如,破解加密(平常媒体宣称为数字化量子总括机的「剑客级应用」)就在商海契合度方面得分不高。大概该使用某一天会被免疫量子攻击的密码系统所淘汰。并且当先四分之二合资公司对破解加密系统并不感兴趣。相比较之下,证券投资组合优化学轻工风险管理需求马上的数据报告,而那么些须求都能从量子强化模型(quantum-enhancedmodels)中收益。越发高效的量子化学(quantum-chemistry)总结将革命制药的进化、催化转化器(catalytic converters)、太阳电池和肥料。

二〇一七年7月,中科院宣布创设出世界首台超太早期经典总计机的光量子总结机,研究开发了10比特超导量子线路样品,通过高精度脉冲控制和大局纠缠操作,成功完毕了如今世界上最大数额的超导量子比特多体纯纠缠,并因此层析衡量方法完整地刻画了十比特量子态。

量子协理(Quantum-assisted)优化和测算技术能增高新技术型机器学习和人造智能种类。那些系统不但能增长对可再生财富发电机的管住,还是能升级遥感卫星和中期预先警告系统的的工效。这个技术还拉动对在线商品和服务的动态定价、仓库自动化及活动驾乘汽车。

原稿笔者:IT革命家

而在必要侧,集团还将因此评估他们协会和技术的品质来分化定位本身。量子总计的开发学者与集团家须要联合工作。大概这点很具挑战性,因为学术的振奋日常和初创文化或工产业界并不等同。

战略性合营伙伴关系一般能协助公司横空出世。为了吸引危害投资,卓绝的量子产品应有是享有少量本金的商业方式,其制作费用低廉并能很引人侧目地推搡客户创制价值。通过云端,将经典求解器(solvers)应用到总结任务,并在急需的时候调用量子处理器,公司就能从使用现有的云数据基本取得收益。

下一步

量子计算机领域十分的快就会现出产生性的技巧突破。但新硬件技术须求的应和算法能无法及时出现还有待探索。但随着量子总计机变得实用化,对其进展特别优化的算法必将渐渐进入人们的视野。

在下二个十年里,学界、产业界以及国家实验室会同心同德开发新的量子总结模拟方式和量子机器学习算法。谷歌(谷歌(Google))安顿在这一经过中通过提供基于云端的量子处理器服务,为缺少必需财力、专业能力和装置的开发者提供支持。

正文版权及所表明观点,归笔者(Masoud Mohseni)全部

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