人工智能大潮來襲，PU們還沒有準(zhǔn)備好？

前不久，在中國工程院信息與電子工程學(xué)部舉行的第一屆人工智能計算大會上，出現(xiàn)了一個頗為有趣的景象。作為連續(xù)3次奪得全球超算500強(qiáng)冠軍的超級計算機(jī)“神威·太湖之光”的運(yùn)營者，清華大學(xué)教授、國家超級計算無錫中心主任楊廣文受邀來到會場，并就超算在人工智能領(lǐng)域如何顯“神威”作了主題發(fā)言。但在他的發(fā)言前后，與會者紛紛談到的觀點(diǎn)卻是：在人工智能飛速發(fā)展的今天，人類的計算能力顯然有些跟不上了。

這當(dāng)然不是針對楊廣文，也非“神威·太湖之光”，后者已經(jīng)足夠快了——它是世界第一臺運(yùn)行速度超10億億次/秒的超級計算機(jī)，性能指標(biāo)超過全球500強(qiáng)超算榜單第二至第六名5臺超級計算機(jī)的總和，速度相當(dāng)于普通家用電腦的200萬倍。

然而，相比人類的大腦——也就是人工智能學(xué)習(xí)的對象，目前人類創(chuàng)造出的任何一臺計算機(jī)，哪怕是超級計算機(jī)，又都顯得太慢了。在“神威·太湖之光”之前，天河二號曾六度稱雄全球超算榜單，如今位居第二，但人腦的計算能耗比則是其200萬倍。模擬人腦對當(dāng)下的超算仍是一件“渴望不可及”的任務(wù)。

正如此次大會發(fā)起人、中國工程院院士、浪潮集團(tuán)首席科學(xué)家王恩東所說，盡管人工智能如今迎來蓬勃發(fā)展，但仍是挑戰(zhàn)重重，這其中在他看來排在第一位的，就是計算性能。也因此，這次大會主題有兩個關(guān)鍵詞：人工智能和計算。

人工智能將帶“世界工廠”走向“世界智能工廠”?

無論從哪個方面來看，人工智能都很可能是人類未來社會的大勢所趨。在會場上，中國工程院一位專家列舉了人工智能正帶給人們的一些革命性變化——

在醫(yī)療領(lǐng)域，圖像識別技術(shù)可以促進(jìn)癌癥診斷的準(zhǔn)確性。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，種植者可以利用深度學(xué)習(xí)促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量增長。在能源行業(yè)，人工智能提升了勘探效率和裝備可靠性。在金融服務(wù)行業(yè)，人工智能應(yīng)用降低了決策成本，金融數(shù)據(jù)得以更快速的分析。

更為重要的是，“人工智能正在從娃娃抓起”。

王恩東注意到，今年9月開學(xué)季，孩子們迎來的“開學(xué)第一課”，就請出對戰(zhàn)阿爾法的柯潔，以及和郎朗PK琴技的意大利鋼琴機(jī)器人TEO。前不久，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(以下稱《規(guī)劃》)，其中就提出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。

在中國工程院這位專家看來，《規(guī)劃》的出臺，可以看作“我國正式將人工智能上升為國家戰(zhàn)略”的表現(xiàn)，從而促使我國從“世界工廠”向“世界智能工廠”轉(zhuǎn)型。這位專家相信，在新的政策驅(qū)動下，我國人工智能的發(fā)展將更加迅猛。

業(yè)內(nèi)人士談及人工智能，離不開3個關(guān)鍵詞：計算、算法、數(shù)據(jù)。

這位專家說，如今，算法的突破以及數(shù)據(jù)洪流的爆發(fā)，成就了人工智能行業(yè)，并使得幾乎所有的“機(jī)器輔助功能”都成為可能——更好的電影推薦、智能穿戴，甚至無人駕駛汽車、預(yù)防性醫(yī)療保健，都近在眼前，或者即將實(shí)現(xiàn)。

美好的藍(lán)圖卻讓他有了一個擔(dān)心，這種擔(dān)心，就來自發(fā)展人工智能的一個要素：計算。

這位專家說，目前我國“應(yīng)用終端的發(fā)展”遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在“硬件架構(gòu)”的前面，現(xiàn)有計算平臺已經(jīng)不足以完成人工智能對于龐大運(yùn)算量的需求。

這一輪人工智能浪潮的王牌是“計算”?

在中國工程院這位專家看來，中國擁有世界最大的移動互聯(lián)網(wǎng)市場，擁有非常龐大的“數(shù)據(jù)”量，這為我國發(fā)展人工智能創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的基礎(chǔ);同時，深度學(xué)習(xí)框架的開發(fā)和開源，使得人工智能“算法”的開發(fā)越來越便捷，相比之下，“計算”平臺就成為本輪推動人工智能進(jìn)步的重要因素。

王恩東同意這位專家的這一說法，他打了一個比方，來說明“計算”的重要性。

他說，圖靈同時被稱作“計算機(jī)科學(xué)之父”和“人工智能之父”，而他先發(fā)明的是計算機(jī)基本原型，人工智能則是后來提出的。從這個角度來看，“計算機(jī)是大兒子，人工智能則是二兒子”。

王恩東說，縱觀幾十年來的發(fā)展來看，大兒子和二兒子的特點(diǎn)并不一樣，前者比較穩(wěn)重，比較有耐性，不調(diào)皮不搗蛋，如摩爾定律所說，按照某個規(guī)律持續(xù)發(fā)展。后者則比較活躍，有創(chuàng)新思維，敢冒險，但也經(jīng)歷了三落三起。

如今，學(xué)界一個共識是，人們又迎來了人工智能研究的又一“起”，即又一個發(fā)展高峰。在王恩東看來，這次“二兒子”的發(fā)展高峰，正是“大兒子”迅猛發(fā)展所帶來的。

當(dāng)天會場的樓下，擺放著數(shù)十臺樣式各異的計算機(jī)、服務(wù)器。王恩東說，這其中一臺小小服務(wù)器的計算速度，就是20年前最快計算機(jī)的60倍。正是由于計算能力的快速發(fā)展，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)帶來的海量數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)算法，才共同催生了第三次人工智能浪潮。

而這一次浪潮，在王恩東看來，離不開計算、算法和數(shù)據(jù)的發(fā)展，而計算，是這一切的基礎(chǔ)。

“現(xiàn)在我們說計算芯片，除了原來的CPU，還出現(xiàn)了GPU，以及谷歌的TPU，甚至還有DPU，為何有這樣一堆‘PU’，說到底，就是計算性能還不夠!”王恩東說，必須要大力整合發(fā)展一批專用芯片，提供一個先進(jìn)的計算平臺，整合這些框架，避免再陷入到上兩次人工智能的窘境里去。

即便是做應(yīng)用的人，對此也有類似的感受。微軟首位華人“全球技術(shù)院士”、微軟首席語音科學(xué)家黃學(xué)東在大會上表示，今天包括智能語音在內(nèi)的智能產(chǎn)品，因?yàn)樾枰獙?shí)時，所以還需要更加強(qiáng)大的GPU，更加強(qiáng)大的計算能力作支撐，如此人類才有希望真正用上“超人水平”的語音識別。

做人工智能的，不懂計算，做計算的，不懂人工智能?

在人工智能研究者眼中，包括超級計算機(jī)在內(nèi)的計算設(shè)備，只是人工智能發(fā)展的一個要素，而從楊廣文這些超級計算機(jī)運(yùn)營者的角度來看，人工智能更像是超級計算機(jī)這個大平臺的一個應(yīng)用。當(dāng)然，角度的不同，并不妨礙兩者互為支撐，碰撞火花。

事實(shí)上，包括“神威·太湖之光”在內(nèi)的超級計算機(jī)，已經(jīng)能夠滿足一定程度的人工智能研究，但在楊廣文看來，目前一個很大的問題就在于“銜接”：“很多做人工智能、懂算法的人，不會用超算;而專心做超算的人，又對人工智能不太了解。這是一個大問題”。

去年11月，中科院軟件研究所研究員楊超等人獲得2016年度高性能計算應(yīng)用最高獎——戈登·貝爾獎。這是近30年來，中國超算應(yīng)用團(tuán)隊第一次獲得被譽(yù)為“超級計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域諾貝爾獎”的獎項(xiàng)。

按照楊廣文的說法，當(dāng)時，包括楊超等在內(nèi)的計算機(jī)科學(xué)家所要做的，就是將算法寫成可以在計算機(jī)上執(zhí)行的程序。“這個過程十分困難，而要把這個程序，移植到‘神威·太湖之光’上更是艱辛!”

不過據(jù)他透露，包括神威·太湖之光在內(nèi)的超算，正在開展大量的移植優(yōu)化工作，目的就是“降低人工智能使用超算的門檻”，未來諸如語音、圖形圖像、精準(zhǔn)醫(yī)療、智能交通等在內(nèi)的人工智能應(yīng)用，爭取都能找到相應(yīng)的計算平臺。

當(dāng)然，人工智能大潮來襲，計算性能的提升只是一個問題，此外，還有其他關(guān)鍵問題亟待科學(xué)家解決。比如，香港浸會大學(xué)副教授褚曉文在大會上所提到的：為什么今天有這么多深度學(xué)習(xí)軟件，但它們的性能卻有如此大的差異?

他說，在過去11年里，內(nèi)存帶寬僅僅提升了15～16倍，而計算能力則提升了30～50倍，這說明內(nèi)存的性能和計算的性能之間的差距，在逐漸拉大，這也是GPU計算今天面臨的一個巨大挑戰(zhàn)——在相對強(qiáng)悍的計算能力和相對薄弱的內(nèi)存訪問之間，橫跨的那一道鴻溝。