📖 模块一:导论(第1讲)
第1讲课程概览 — 量子计算·类脑计算·智能汽车的交汇
学习内容:
- 1.1 三大前沿领域简介(量子计算、类脑计算、智能汽车安全)
- 1.2 三者交叉:为什么放在一起学?
- 1.3 课程安排概览(六大模块)
你之前听说过量子计算或类脑计算吗?它们和你想象中的"计算"有什么不同?
智能汽车的安全问题为什么比传统网络安全更复杂?
如果你是自动驾驶工程师,你认为哪些安全威胁最值得关注?
智能汽车的安全问题为什么比传统网络安全更复杂?
如果你是自动驾驶工程师,你认为哪些安全威胁最值得关注?
⚛️ 模块二:量子计算基础(第2-4讲)
第2讲量子计算基础(上)— 从经典比特到量子比特
学习内容:经典比特 vs 量子比特、叠加态与测量、布洛赫球表示、量子纠缠、退相干与量子纠错、量子计算的潜力与局限
为什么叠加态是量子计算加速的根源?
量子纠缠和经典关联有什么本质区别?
退相干为什么是量子计算最大的敌人之一?
量子纠缠和经典关联有什么本质区别?
退相干为什么是量子计算最大的敌人之一?
第3讲量子门与量子线路
学习内容:逻辑门与量子门的对比、幺正变换、Pauli-X门、Hadamard门、旋转门、CNOT门、变分量子线路(编码层/Ansatz/测量层)
为什么量子门必须是可逆的?这和经典逻辑门有什么不同?
Hadamard门为什么能把|0⟩变成叠加态?
变分量子线路中的"变分"是什么意思?
Hadamard门为什么能把|0⟩变成叠加态?
变分量子线路中的"变分"是什么意思?
第4讲量子算法与应用
学习内容:Deutsch-Jozsa算法、Grover搜索算法、Shor因子分解算法、量子优势与量子霸权、近期应用场景
Grover搜索算法为什么只能实现平方加速而不是指数加速?
Shor算法为什么对现代密码学构成威胁?
你认为量子计算在智能汽车领域最有前景的应用是什么?
Shor算法为什么对现代密码学构成威胁?
你认为量子计算在智能汽车领域最有前景的应用是什么?
🧠 模块三:类脑计算基础(第5-7讲)
第5讲从生物到人工神经网络
学习内容:生物神经元结构、感知机与多层感知机、反向传播、CNN与RNN、深度学习三要素、ANN的局限性
人工神经网络的"神经元"和生物神经元有哪些关键差异?
反向传播为什么是深度学习的关键突破?
ANN在处理时序数据时面临哪些挑战?
反向传播为什么是深度学习的关键突破?
ANN在处理时序数据时面临哪些挑战?
第6讲脉冲神经网络与类脑芯片
学习内容:SNN vs DNN对比、LIF神经元模型(积分-泄漏-发放)、训练方法(替代梯度/STDP/ANN转SNN)、类脑芯片(TrueNorth/Loihi/天机/Lynxi)
SNN的事件驱动机制为什么比ANN更节能?
LIF神经元的"泄漏"项起到什么作用?
类脑芯片在汽车场景中能发挥什么优势?
LIF神经元的"泄漏"项起到什么作用?
类脑芯片在汽车场景中能发挥什么优势?
第7讲类脑计算的现状与挑战
学习内容:类脑计算技术路线图、SNN性能差距、学习算法瓶颈、硬件生态、产业应用现状、未来发展路径
当前SNN在大规模任务上性能不如ANN的原因是什么?
STDP这种生物学习规则在工程实现上有什么困难?
如果你来设计下一代类脑芯片,你会优先考虑什么特性?
STDP这种生物学习规则在工程实现上有什么困难?
如果你来设计下一代类脑芯片,你会优先考虑什么特性?
🚗 模块四:智能汽车安全(第8-10讲)
第8讲自动驾驶技术概述
学习内容:SAE自动驾驶分级(L0-L5)、核心技术栈(感知/定位/决策/控制)、单目深度估计、智能汽车安全威胁全景
为什么特斯拉选择纯视觉方案而其他公司多采用融合方案?
单目深度估计的核心困难是什么?
如果让你设计自动驾驶安全架构,你会优先考虑哪些威胁?
单目深度估计的核心困难是什么?
如果让你设计自动驾驶安全架构,你会优先考虑哪些威胁?
第9讲对抗攻击:数字世界与物理世界
学习内容:对抗攻击原理、白盒vs黑盒攻击、FGSM/PGD/CW/AutoAttack、物理世界攻击(对抗补丁/伪装/3D攻击)、车辆安全四类挑战
为什么深度神经网络容易受到对抗攻击?
物理世界攻击比数字世界攻击难在哪里?
对抗补丁为什么能骗过不同角度的摄像头?
物理世界攻击比数字世界攻击难在哪里?
对抗补丁为什么能骗过不同角度的摄像头?
第10讲防御策略与安全体系
学习内容:对抗训练、输入变换防御、检测方法、认证防御、车载安全体系架构、纵深防御策略
对抗训练为什么不能完全解决对抗攻击问题?
为什么在安全critical的场景中需要"检测+防御"双保险?
你觉得未来智能汽车应该建立怎样的安全标准?
为什么在安全critical的场景中需要"检测+防御"双保险?
你觉得未来智能汽车应该建立怎样的安全标准?
🔗 模块五:交叉前沿(第11-13讲)
第11讲量子+类脑的融合
学习内容:量子神经网络(QNN)、变分量子线路、参数平移规则、量子-经典混合计算、PennyLane框架、量子脉冲神经网络(QSNN)
量子神经网络和经典神经网络在架构上有什么本质区别?
参数平移规则在量子梯度计算中扮演什么角色?
QSNN结合了量子和类脑的哪些优势?
参数平移规则在量子梯度计算中扮演什么角色?
QSNN结合了量子和类脑的哪些优势?
第12讲量子技术在自动驾驶中的应用
学习内容:量子优化在路径规划中的应用、量子感知与传感器、量子机器学习在环境理解中的潜力、量子通信与V2X安全
量子退火在路径规划优化上相比经典方法的优势是什么?
量子传感技术如何提升自动驾驶的环境感知能力?
量子通信能否解决V2X的安全问题?
量子传感技术如何提升自动驾驶的环境感知能力?
量子通信能否解决V2X的安全问题?
第13讲类脑计算在智能汽车安全中的应用
学习内容:SNN在对抗鲁棒性方面的天然优势、类脑芯片在车载环境中的低功耗优势、事件驱动感知系统、SNN用于异常检测与攻击识别
SNN为什么比ANN对对抗攻击更鲁棒?
类脑芯片的低功耗特性对L4/L5自动驾驶意味着什么?
事件驱动传感器+SNN的组合在汽车安全中有什么独特价值?
类脑芯片的低功耗特性对L4/L5自动驾驶意味着什么?
事件驱动传感器+SNN的组合在汽车安全中有什么独特价值?
🔭 模块六:实践与展望(第14-16讲)
第14讲案例分析
学习内容:5个典型案例:BMW×NVIDIA量子ML、类脑芯片在自动驾驶中的应用、停车标志对抗攻击事件、QSNN防御框架、中国量子/类脑产业现状
从BMW与NVIDIA的合作案例中,你看到了什么产业趋势?
停车标志对抗攻击事件带来了哪些启示?
中国在量子计算和类脑芯片领域处于什么地位?
停车标志对抗攻击事件带来了哪些启示?
中国在量子计算和类脑芯片领域处于什么地位?
第15讲未来展望与伦理思考
学习内容:量子计算发展路线图、类脑计算远景、L5自动驾驶何时到来?跨领域融合趋势、AI伦理与责任、科技向善
你认为L5自动驾驶在未来10年内能否实现?关键瓶颈是什么?
如果自动驾驶发生事故,责任应该由谁承担?
作为未来的科技工作者,你如何平衡技术创新与伦理责任?
如果自动驾驶发生事故,责任应该由谁承担?
作为未来的科技工作者,你如何平衡技术创新与伦理责任?
第16讲课程总结与学生展示
学习内容:课程知识全景回顾、知识图谱、拓展学习资源(在线课程/开源工具/书籍/会议)、期末报告选题建议
回顾整个课程,三个领域之间的最大交汇点是什么?
通过本课程的学习,你对"计算"的理解发生了哪些变化?
你打算用什么主题来完成期末报告?
通过本课程的学习,你对"计算"的理解发生了哪些变化?
你打算用什么主题来完成期末报告?