从组合优化到能量模型:Kaiwu Coding Skill 与 KPP Coding Skill 开发者使用指南

离子
2026-11-06 15:37:01
人工智能
量子信息
技术教程
本帖最后由 离子 于 2026-11-6 15:38 编辑

写在前面



近年来,专用量子计算正从实验室走向更多科学研究与工程实践。组合优化、能量模型、采样与生成等任务,开始尝试借助量子的方法求解。但要把量子能力真正用起来,开发者仍然要面对一些门槛。


AI编程助手的出现,在开发者理解任务、编写代码和执行程序上提供了很大帮助。但把业务问题交给AI编程助手,到真正落地时并不只是“写一段代码”:业务指标如何转化为变量、目标和约束?QUBO/Ising模型应该怎么写?训练能量神经网络应该选哪个模型?这些都需要专业且准确的领域知识及验证规范。


玻色量子于近期正式推出Kaiwu Coding Skill及KPP Coding Skill,助力开发者快速处理量子+AI应用开发中的系列问题。


本文将详细介绍两个Skill的安装和使用说明,既是一篇使用指南,也可作为产品技术手册。



一、认识Kaiwu Coding Skill和KPP Coding Skill


使用本手册的完整流程,需要AI应用支持本地Skill加载、终端执行及文件读写。




两个Skill可以在同一个任务中配合使用,AI工具应根据任务所需的能力和SDK依赖版本安排调用与运行环境。




Kaiwu Coding Skill主要面向组合优化任务。可以帮助将业务问题中的目标、变量和约束转化为模型,调用求解器,再将结果还原为业务方案;也可以提供已有的模型或Kaiwu代码,让AI协助建模、求解、检查及结果解码。


组合优化的代表性使用场景:



KPP Coding Skill主要面向量子采样及能量模型训练任务。玻色量子的Kaiwu-PyTorch-Plugin(KPP)插件提供了BM/RBM、Q-VAE、Q-Diffusion等能量模型,以及部分特征选择工具。在训练能量模型时,可以通过Kaiwu SDK接入本地求解器或专用量子计算机,完成采样或训练过程。KPP Coding Skill集成了这些模型的用法、训练与采样流程、结果检查方法,可以帮助从数据和目标出发,让AI协助选择模型、编写和运行代码,保存模型参数、生成样本或特征筛选结果等。


KPP Coding Skill的代表性使用场景



一句话总结:如果仅需进行运筹优化任务,使用Kaiwu Coding Skill即可;如果进行“预测分类、数据生成”等基于采样的任务,KPP Coding Skill是必须使用的(当然,Kaiwu Coding Skill也需视任务情况选择使用)。
 
二、下载安装Skill


此处提供两种方式安装Skill工具。


方式一:AI协助安装


在支持本地文件操作和Skill管理的AI应用中,新建对话,按照安装Skill的需求不同,发送以下内容:


请帮我安装 Kaiwu Coding Skill/KPP Coding Skill:
1. https://github.com/qboson/kaiwu-coding-skill
2. https://github.com/qboson/kpp-coding-skill

请根据当前应用支持的方式安装,保留完整的技能文件,
并告诉我怎样使它生效、怎样在对话中调用。

按应用提示完成下载和文件访问,再刷新技能列表、新建对话或重启应用,使它加载技能。加载后,确认应用已识别 kaiwu-coding-skill 和 kpp-coding-skill。


如果只安装其中一种Skill,也可以单独发送上述内容中的对应部分。



方式二:手动安装


1. 下载技能包 


分别打开项目地址,点击 Code → Download ZIP 下载压缩包:
- Kaiwu Coding Skill:https://github.com/qboson/kaiwu-coding-skill
- KPP Coding Skill:https://github.com/qboson/kpp-coding-skill


2. 解压并整理目录


按文件夹分别命名为 kaiwu-coding-skill 和 kpp-coding-skill,确认每个文件夹根目录中都能直接找到 SKILL.md,并保留 references、scripts 等全部附带文件。


3. 放入Skills目录


通过当前AI应用的技能管理界面或官方说明,找到它支持的Skills目录,将完整文件夹放进去。不同应用目录可能有所不同,可让AI根据当前应用的说明帮助确认。


安装后的结构应类似:


<当前 AI 应用的 Skills 目录>
├── kaiwu-coding-skill/
│   ├── SKILL.md
│   └── references/
└── kpp-coding-skill/
    ├── SKILL.md
    ├── references/
    └── scripts/

4. 加载并调用


按应用提示重新加载技能,在对话中写明“请使用 kaiwu-coding-skill……”或“请使用 kpp-coding-skill……”,并补充任务要求。



准备运行环境与账号


1. 使用完整流程,需要AI应用支持本地 Skill 加载、终端执行和文件读写,故实际运行还需要Python、Kaiwu SDK、Kaiwu-PyTorch-Plugin及兼容的PyTorch依赖,可让AI应用按官方说明检查并准备环境;


2. 首次使用Kaiwu SDK需要授权,请登录注册玻色量子云平台,在SDK下载页面获得用户 ID 及 SDK Code,授权应由本人在任务使用的本地环境中完成,已有有效license可以复用;


3. 本指南的入门实验使用本地经典模拟退火,在调用云端量子真机时,需提前申请算力额度。



- Kaiwu SDK使用文档:https://kaiwu-sdk-docs.qboson.com/zh/latest/


- Kaiwu-PyTorch-Plugin代码仓库:https://github.com/qboson/kaiwu-pytorch-plugin


- 玻色量子云平台:https://platform.qboson.com/


- SDK下载及授权信息:https://platform.qboson.com/sdkDownload



三、Kaiwu Coding Skill快速上手:任务分配问题


四项任务耗时分别为 2、3、4、5 分钟,两台相同的设备同时开工,每台设备依次处理分发给它的任务。要求每项任务必须完整交给一台设备,目标为全部任务尽早完成。


可以在AI应用中发送以下任务描述:


请使用 kaiwu-coding-skill,将耗时为 2、3、4、5 分钟的四项任务分给两台相同的设备;
两台设备同时开始,每台依次处理自己的任务,每项任务只能完整交给一台设备;
希望所有任务尽早完成。

请先说明你的理解和建模思路,再用 Kaiwu 本地模拟退火求解;
输出每台设备的任务清单和总耗时,检查任务是否遗漏或重复,并保存代码与结果。

开始运行前,先核对AI应用对数据、限制和优化目标的理解;任务涉及优先级或先后顺序时也应一并提供。


在本例中,两台设备的总工作量始终是14分钟,让两边负载更接近,就能缩短较晚一台设备的完成时间。


使用Kaiwu SDK v1.4.1的本地模拟退火求解器验证,可得到以下分配:



核对结果可见,四项任务各分配一次,两台设备各需要7分钟。总工作量为14,两台设备分担,全部任务的完成时间至少是14/2 =7分钟;这组分配达到了这个下界,因此本例的最优完成时间为7分钟。


在实际使用中,代码和报告也应保留约束检查与目标值计算,便于核对方案,涉及最优性结论时,需要有相应依据。


把Kaiwu Coding Skill用到自己的项目里


处理任务时,先整理实际数据、优化目标和必须遵守的条件,让AI应用使用Kaiwu Coding Skill说明建模思路,确认后再编写或调整程序。


可以先用小规模任务验证模型和结果,再逐步扩大规模,保留代码、运行配置和检查记录,方便后续调整及比较方案。


四、KPP Coding Skill快速上手:小规模RBM训练


准备四种六位二进制模式:000000、111000、000111、111111,每种模式被选中的概率相同。可将六列数据看成六个开关,1 表示开,0 表示关,前三个开关总是一起开或一起关,后三个也是如此。这个实验希望模型学习的,就是这样的组内关系。


本实验使用受限玻尔兹曼机(RBM),可见层接收六列数据,隐藏层学习其中的表示。


可以在AI应用中发送以下任务描述:


请使用 kpp-coding-skill,完成一个小规模RBM训练与生成实验;

从000000、111000、000111、111111四种模式中等概率选取128条训练数据;
构建6个可见单元、3个隐藏单元的RBM,使用CPU和Kaiwu本地模拟退火采样,训练20步;
训练后生成20条样本,仅导出可见层的6列0/1数据,保存为CSV。

请检查训练过程和样本格式,保存代码、模型参数及配置,说明实际运行结果。

AI应用需要据此完成数据准备、模型定义、训练与采样,并将结果保存下来。运行前可核查AI的实验安排,确认使用本地计算、输出文件符合要求。运行后先打开CSV,检查是否含有如下内容:


- 是否有20行样本、6列数据(表头另计);
- 取值是否都是0或1;
- 四种原始模式及其他组合所占的比例;
- 样本是否体现了“组内开关一起变化”的关系。


训练过程还应检查损失和梯度是否有限、参数是否更新、样本格式是否正确。模型可能生成训练集之外的组合,也可能再次采到已有模式,要结合整体比例和关联判断学习效果。这里的20步用于体验训练与采样流程,少量生成样本适合初步观察;需要评价数据分布时,应增加采样量,并根据实际结果分析模型表现。


把KPP Coding Skill用到自己的项目里


处理自己的数据时,先明确输入形式、希望输出什么,以及用什么方法评价。例如,做分类要看未参与训练的数据上预测得怎样,做重建要看信息保留得如何,做生成要看样本是否符合任务要求。模型类型和训练设置据此确定,后续调整也尽量保持评价方法一致,便于比较。


可以先选一个小目标完成实验,例如提取一组特征、重建一批图像,或为已有模型筛选输入,再根据实际效果扩大数据量和训练规模。将模型参数、数据处理配置与代码一起保存,方便后续加载模型、生成样本或继续训练。


五、资源入口


- Kaiwu Coding Skill代码仓库:https://github.com/qboson/kaiwu-coding-skill
- KPP Coding Skill代码仓库:https://github.com/qboson/kpp-coding-skill
- Kaiwu SDK官方文档:https://kaiwu-sdk-docs.qboson.com/zh/latest/
- Kaiwu-PyTorch-Plugin代码仓库:https://github.com/qboson/kaiwu-pytorch-plugin
- Kaiwu-PyTorch-Plugin中文文档:https://kaiwu-pytorch-plugin-docs.readthedocs.io/zh-cn/latest/
- 玻色量子云平台:https://platform.qboson.com/
- Kaiwu SDK下载及授权信息:https://platform.qboson.com/sdkDownload
- 开物量子开发者社区:https://kaiwu.qboson.com/

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量子AI开发者认证

考核目标

开发者能够成功搭建Kaiwu-PyTorch-Plugin项目基础环境,并成功运行示例代码,根据示例提示,输出指定的值并填写至相应的输入框中。

通过奖励

5个一年效期的1000量子比特真机配额

专属「量子AI开发者」社区认证标识

开发者权益

每月固定权益:5个550量子比特真机配额
前往考核

第一步

按照README提示成功安装Kaiwu-PyTorch-Plugin库环境依赖
前往GitHub

第二步

运行 community-assessment 分支下的 run_rbm.py 代码示例

第三步

理解示例代码,手动打印并填写如下数值:

正相采样的状态

负相采样的状态

正相的能量值

负相的能量值

*

提交答案

开发者权益

每月固定权益:5个550量子比特的真机配额

恭喜您完成考核

您将获得量子AI开发者认证标识及考核奖励

1000 bit*5

配额

Quantum AI Developer Certification

Assessment Objectives

Developers should successfully set up the basic environment for the Kaiwu-PyTorch-Plugin project, run the QBM-VAE sample code, and calculate the correct FID value based on the random seed value provided by the system.

Pass Rewards

10 quotas for 550-qubit real quantum machines with a one-year validity period

Exclusive "Quantum AI Developer" Community Certification Badge

Developer Benefits

Fixed Monthly Benefits: 5 quotas for 550-qubit real quantum machines
Proceed to Assessment

Step 1

Install the environment dependencies for the Kaiwu-PyTorch-Plugin library according to the README instructions
Go to GitHub

Step 2

Replace the Seed Value

Your seed value is

Step 3

Enter the FID Value You Calculated

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Developer Benefits

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