TensorNetwork是什么？

谷歌张量网络（Tensor Network）是一种多维数组，按照顺序进行分类。例如，一个普通数零阶张量，也称为标量，一个向量是一阶张量，一个矩阵是二阶张量。虽然低阶张量可以很容易地用数字数组或像 Tijnklm 这样的数学符号来表示，但一旦开始讨论高阶张量，这个符号就变得非常麻烦。

世界上许多最严峻的科学挑战，如开发高温超导体和理解时空的本质，都涉及处理量子系统的复杂性。然而，这些系统中量子态的数量程指数级增长，使得暴力计算并不可行。为了解决该问题，数据结构采用了张量网络的方式。张量网络让人们关注与现实世界问题最相关的量子态，如低能态。张量网络已经越来越多地在机器学习中得到应用。

然而，目前仍存在相当多的一些挑战阻碍了其在机器学习社区中的广泛使用：1）用于加速硬件的生产级张量网络库还不能用于大规模运行张量网络算法；2）大多数张量网络文献是面向物理应用的，并产生了一种错误的印象，即需要量子力学方面的专业知识来理解算法。

为了解决这一问题，谷歌 X 实验室与加拿大 Perimeter 理论物理研究所（Perimeter Institute for Theoretical Physics ）的研究人员合作开发了张量网络 TensorNetwork，以 TensorFlow 作为后端，针对 GPU 处理进行了优化。与在 CPU 上计算工作相比，可以实现高达 100 倍的加速。这是一个全新的开源库，旨在提高张量计算的效率。

TensorNetwork 是一个针对张量网络算法的通用库，因此它适用于物理学场景。逼近量子态是张量网络在物理学中的一个典型用例，可说明张量网络库的能力。在另一篇论文《TensorNetwork on TensorFlow: A Spin Chain Application Using Tree Tensor Networks》中，研究人员提出了一种近似树张量网络（tree tensor network，TTN），并使用张量网络库实现了该算法。此外，研究人员还对比了 CPU 和 GPU 的情况，发现在使用 GPU 和张量网络库时，计算速度显著提高了近 100 倍。