在量子計(jì)算逐步產(chǎn)業(yè)化的趨勢下，許多商業(yè)領(lǐng)域都具有變革潛力，金融行業(yè)前景尤為廣闊?；诹啃萍嫉牧孔佑?jì)算機(jī)真機(jī)，華夏銀行旗下全資科技公司龍盈智達(dá)與量旋科技展開合作，通過構(gòu)建量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型，對(duì)ATM機(jī)具是否裁撤進(jìn)行，提供判斷依據(jù)，助力商業(yè)銀行的智能決策和運(yùn)營管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

ATM機(jī)高光褪去，商業(yè)銀行面臨降本增效難題

ATM機(jī)曾經(jīng)被稱作是銀行業(yè)“最有用的發(fā)明”。我國于1987年引進(jìn)第一臺(tái) ATM機(jī)。之后，憑借方便省時(shí)的特點(diǎn)，ATM機(jī)備受各大銀行青睞，而我國也發(fā)展成全球最大的 ATM機(jī)市場。央行發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國ATM機(jī)數(shù)量在2018年達(dá)到頂峰，為111.08萬臺(tái)。隨后，ATM機(jī)數(shù)量不斷減少。

事實(shí)上，自移動(dòng)支付興起后，越來越多人開始習(xí)慣通過線上場景完成交易。由于支付習(xí)慣的改變，人們對(duì)現(xiàn)金的需求減少，進(jìn)而導(dǎo)致 ATM機(jī)的使用率逐漸降低。

在使用驟減的同時(shí)，ATM機(jī)的成本卻始終居高不下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單臺(tái)ATM機(jī)的成本包含但不限于占地租賃費(fèi)、電費(fèi)、清機(jī)費(fèi)、監(jiān)控費(fèi)用以及線路費(fèi)等，而銀行能夠從ATM機(jī)中獲得的業(yè)務(wù)收入?yún)s微乎其微。運(yùn)營壓力之下，許多商業(yè)銀行決定裁撤 ATM機(jī)。

僅2020年，全國范圍內(nèi) ATM機(jī)就減少4萬余臺(tái)。央行發(fā)布的《2022年支付體系運(yùn)行總體情況》顯示，截至2022年末，我國ATM機(jī)具為89.59萬臺(tái)，較上年末減少5.19萬臺(tái)，每萬人擁有 ATM機(jī)具6.35臺(tái)，同比下降5.42%。

雖然 ATM機(jī)數(shù)量在減少，但是由于適老化需求，國家還是要求銀行在一些地方保有現(xiàn)金機(jī)具；同時(shí)作為法定貨幣，現(xiàn)金依然在一些場景中發(fā)揮著無可替代的作用。因此，保持與客戶服務(wù)量相應(yīng)的ATM機(jī)數(shù)量至關(guān)重要。

對(duì)商業(yè)銀行而言，ATM機(jī)的管理難點(diǎn)在于其分布范圍廣、數(shù)量多、所在地區(qū)客戶和環(huán)境復(fù)雜等，這給ATM機(jī)的裁撤帶來不小挑戰(zhàn)。

因此，在滿足客戶需求的同時(shí)，解決ATM機(jī)配置優(yōu)化的難題擺到面前：如何精準(zhǔn)地篩選出效能差、使用率低的機(jī)具設(shè)備，進(jìn)行撤機(jī)以縮減成本。

對(duì)于上述問題，之前的傳統(tǒng)解決方法大多利用經(jīng)典計(jì)算機(jī)，通過采用人工或機(jī)器學(xué)習(xí)來建立智能模型。但是這種方式問題不少：一是由于模型算法復(fù)雜度高，導(dǎo)致構(gòu)建的模型運(yùn)行起來速度比較慢，耗時(shí)非常長；二是模型運(yùn)算的結(jié)果不好，評(píng)估的精度不高。因此，采用傳統(tǒng)方法并不能為商業(yè)銀行精準(zhǔn)裁撤ATM機(jī)提供有效決策支持。

量子計(jì)算機(jī)+量子AI模型，為ATM機(jī)優(yōu)化布局提供決策依據(jù)

為解決ATM機(jī)的優(yōu)化布局難題，華夏銀行旗下全資科技公司龍盈智達(dá)與量旋科技展開合作，在量旋科技自主研發(fā)的核磁量子計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)證分析。

量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種參數(shù)化的量子線路，它既可以用來運(yùn)行量子變分算法，也能用來處理與經(jīng)典神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相同的目標(biāo)問題。并且，相比經(jīng)典神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在較大規(guī)模的量子計(jì)算機(jī)上可以處理更多的數(shù)據(jù)，并有更強(qiáng)的模型表達(dá)能力。

整個(gè)合作分為四個(gè)主要環(huán)節(jié)：首先是獲取數(shù)據(jù)。在合作中，雙方選取了2243臺(tái) ATM機(jī)作為數(shù)據(jù)樣本，數(shù)據(jù)時(shí)間范圍跨度為2年，地理范圍覆蓋全國31個(gè)省、直轄市、自治區(qū)，型號(hào)包括取款機(jī)、存取款一體機(jī)和循環(huán)機(jī)。

其次，構(gòu)建智能預(yù)測模型。通過選定特征參數(shù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，得出4個(gè)特征參數(shù)，分別是故障次數(shù)、滿鈔時(shí)間、離柜率趨勢和日均繁忙時(shí)間。并且，將輸出標(biāo)簽選定為“撤機(jī)”和“不撤機(jī)”。

然后，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。采用量子變分嵌入方法，進(jìn)行量子編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的量子化轉(zhuǎn)換。

最后，在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行構(gòu)建的量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。?

值得一提的是，在構(gòu)建智能預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，通過使用量子計(jì)算機(jī)真機(jī)，保證了量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的最終運(yùn)行結(jié)果。作為由量旋科技自主研發(fā)的核磁量子計(jì)算機(jī)，雙子座主要利用核自旋在強(qiáng)磁場下的劈裂能級(jí)作為量子比特的0和1，并通過發(fā)射電磁波操控核自旋實(shí)現(xiàn)量子門操作，優(yōu)點(diǎn)之一是能在常溫常壓下工作，不僅提升了合作中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的效率，而且節(jié)省了時(shí)間，能更快地獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

最終效果方面，利用量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)商業(yè)銀行 ATM機(jī)具是否裁撤進(jìn)行判斷，準(zhǔn)確率高達(dá)75%。相比經(jīng)典算法，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不僅在準(zhǔn)確性方面有所提升，運(yùn)算速度更快，而且模型運(yùn)行過程所需時(shí)間更短，精度更高。

值得一提的是，量子計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)在缺少樣本參數(shù)情況下，找到ATM機(jī)投放的最優(yōu)解，這一點(diǎn)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更準(zhǔn)確。

項(xiàng)目成果在華夏銀行應(yīng)用以來，已在各分支機(jī)構(gòu)運(yùn)營管理?xiàng)l線應(yīng)用推廣，成效顯著，對(duì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，量子科技在金融領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，起到了重要示范性效用。而該項(xiàng)成果也榮獲了“2020年度中國人民銀行金融科技發(fā)展獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)，是量子計(jì)算領(lǐng)域在該獎(jiǎng)項(xiàng)歷史上的首次獲獎(jiǎng)。

潛力巨大，量子計(jì)算為金融業(yè)變革帶來新機(jī)遇

為實(shí)現(xiàn)銀行智能柜臺(tái)的合理配置，減少設(shè)備浪費(fèi)和空閑情況，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的設(shè)備數(shù)量配置管理，龍盈智達(dá)還與量旋科技進(jìn)一步合作，運(yùn)用量子 K-means 聚類算法，對(duì)商業(yè)銀行支行網(wǎng)點(diǎn)的智能柜臺(tái)運(yùn)營情況進(jìn)行聚類分析，最終給出聚類分析結(jié)果和資源配置優(yōu)化建議方案，為商業(yè)銀行運(yùn)營管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了科學(xué)的決策依據(jù)。

對(duì)金融業(yè)而言，量子計(jì)算的潛力不止于此。除ATM機(jī)裁撤外，上述量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，還可以應(yīng)用在許多相似的場景，例如智慧運(yùn)營、精準(zhǔn)營銷、智能風(fēng)控等領(lǐng)域。

實(shí)際上，近年來全球多家金融機(jī)構(gòu)已經(jīng)積極開展量子計(jì)算研究與應(yīng)用，例如摩根大通利用量子計(jì)算，取代蒙特卡羅模擬這樣的優(yōu)化，來加速其投資組合；西班牙 Caixa銀行與IBM合作，利用量子計(jì)算機(jī)和量子算法來度量投資組合的風(fēng)險(xiǎn)；BBVA公司和投資銀行（CIB）部門與美國初創(chuàng)企業(yè) Zapata Computing 合作，評(píng)估量子蒙特卡羅算法的使用，以確定衍生工具的價(jià)格及其交易對(duì)手風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整。

未來，從優(yōu)化投資組合、期權(quán)的定價(jià)與對(duì)沖，到銀行風(fēng)險(xiǎn)管理和金融安全問題，量子計(jì)算都將發(fā)揮巨大的作用，幫助金融機(jī)構(gòu)提供更好的產(chǎn)品服務(wù)，優(yōu)化運(yùn)營、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。