训练量子机器学习模型的手动环节多、超参数难调、结果缺乏公平性审计。QuOptuna 只需一条 uvx quoptuna 命令即可启动完整 AutoML Web 应用,跨 21 个量子与经典分类器执行超参数搜索,提前剪枝无效配置,审计每个模型的公平性,用 SHAP 解释优胜模型,并可自动生成研究报告。项目采用 Apache-2.0 开源许可。
QuOptuna 的五个架构亮点:
1. 统一搜索空间:注册 17 个量子分类器(数据重载、电路中心、IQP 与投影量子核、量子厨房水槽、量子度量学习、树张量网络、量子卷积神经网络、WeiNet 及其可分离/修饰变体)和 4 个经典基线(SVC、LinearSVC、MLP、Perceptron),每个模型拥有独立的 Optuna 条件搜索空间。
2. 高效搜索:基于 PennyLane 构建电路,JAX vmap 向量化评估,Optuna 的 ASHA/Hyperband 剪枝提前终止低效配置,支持 TPE/随机/网格采样。
3. 公平性内置于搜索循环:约束模式下对超出阈值的 trial 施加惩罚;多目标模式下同时优化准确率与公平性指标(来自 fairlearn:人口统计平等、均等几率、均等机会),返回 Pareto 前沿。
4. 可解释性与自动报告:优胜模型可生成 SHAP 图(条图、蜜蜂群、小提琴、热图、瀑布图)、ROC/PR 曲线和混淆矩阵。可选双智能体 LLM 管线(分析师起草+评审者批判)撰写研究论文(需自带 OpenAI/Anthropic/Gemini 密钥)。
5. 零 Node.js 依赖:前端为 Next.js 静态导出并打包进 Python wheel,pip 安装即包含编译后 UI,无需额外安装 Node。
项目目前为 Beta 版(0.1.4),量子模型运行在 JAX/CPU 模拟器上,尚无硬件后端。在大多数表格数据集上经典模型仍占优——QuOptuna 会如实告诉你。作者(西密歇根大学博士生)欢迎星标和反馈。
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