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華為戰(zhàn)略研究院院長(zhǎng)周紅:AI能力快速提升,但還面臨三個(gè)重要挑戰(zhàn)
最后更新: 2023-04-19 23:41:25我和菲爾茲獎(jiǎng)教授Laurent Lafforgue討論,當(dāng)前在視覺與空間計(jì)算上,往往采用像素點(diǎn)來(lái)表達(dá)物體,但是絕大部分物體的識(shí)別與其像素點(diǎn)的顏色沒(méi)有直接的關(guān)系,甚至是毫無(wú)關(guān)系,它們?cè)诓煌墓庀鲁尸F(xiàn)不同的顏色,因此建議增加幾何流形來(lái)進(jìn)行表達(dá)和計(jì)算,看看能不能用很小的數(shù)據(jù)量來(lái)抓住物體的不變性。
EPFL的Gestner和Kistlei等寫了一本《神經(jīng)動(dòng)力學(xué)》的書,介紹了大腦皮層的功能柱、以及功能柱中的六層連接情況,這樣的淺度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),會(huì)不會(huì)比深度網(wǎng)絡(luò)更高效?
另外,從實(shí)現(xiàn)的角度看,在當(dāng)前的很多AI計(jì)算上,面臨存儲(chǔ)瓶頸的問(wèn)題,我們往往要花比計(jì)算多上百倍的時(shí)間來(lái)讀寫與搬移數(shù)據(jù),今后能不能拋開傳統(tǒng)的馮·諾依曼架構(gòu)的處理器、指令集、總線、邏輯器件和存儲(chǔ)器件,圍繞先進(jìn)AI計(jì)算模式的需要來(lái)定義新的架構(gòu)與部件?
接下來(lái)我和大家分享華為在AI領(lǐng)域所做的一些探索。首先是AI4Industry,通過(guò)行業(yè)大模型促進(jìn)價(jià)值創(chuàng)造。我們?cè)谝曈X、語(yǔ)言文字、圖網(wǎng)絡(luò)、多模態(tài)等專用L0基礎(chǔ)大模型之上,形成L1行業(yè)專用大模型,來(lái)降低開發(fā)門檻、提升泛化能力,解決應(yīng)用碎片化的問(wèn)題,推動(dòng)從“作坊式”走向工業(yè)化升級(jí),幫助電力、煤礦、交通、制造等重要行業(yè),提升作業(yè)效率、提升安全性。比如,在煤礦場(chǎng)景,華為幫助客戶通過(guò)模型訓(xùn)練與推理,來(lái)實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛鹊某邦A(yù)警、作業(yè)序列的風(fēng)險(xiǎn)防范、以及作業(yè)質(zhì)量的智能驗(yàn)收;華為的智慧港口方案,已經(jīng)在天津、青島、上海、深圳等港口實(shí)現(xiàn)智慧化應(yīng)用。機(jī)場(chǎng)與軌道軍團(tuán)在呼和浩特、武漢與深圳與伙伴們一起探索機(jī)場(chǎng)、鐵路與地鐵的現(xiàn)代化智聯(lián)。
圖源:觀察者網(wǎng)
另一方面,AI4Science的發(fā)展也可以極大幫助提升科學(xué)研究的能力。
比如,我們通過(guò)構(gòu)造新型的、地理信息3D Transformer編碼結(jié)構(gòu),以及層次化時(shí)域聚合方法,推出盤古氣象大模型,通過(guò)更精準(zhǔn)、高效的學(xué)習(xí)與推理機(jī)制,從大自然歷史運(yùn)轉(zhuǎn)出來(lái)的數(shù)據(jù)中提取出全球氣象先驗(yàn)知識(shí),代替?zhèn)鹘y(tǒng)科學(xué)計(jì)算的超大規(guī)模偏微分方程的時(shí)序求解,從而可以實(shí)現(xiàn)快速完成全球未來(lái)1小時(shí)到7天的天氣預(yù)報(bào),預(yù)測(cè)精度比歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心高20%以上。在這兩張臺(tái)風(fēng)軌跡圖中,藍(lán)色軌跡是歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心給出的預(yù)測(cè),實(shí)際路徑是黑色軌跡,我們的預(yù)測(cè)的路徑是紅色軌跡,可以看出,這個(gè)預(yù)測(cè)非常接近實(shí)際情況。
再比如制藥領(lǐng)域,藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)是藥物研發(fā)過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題。傳統(tǒng)的分子對(duì)接計(jì)算方法效率高,但是沒(méi)有考慮蛋白質(zhì)的柔性,導(dǎo)致搜索空間小,尋找到的靶點(diǎn)少;而分子動(dòng)力學(xué)模擬考慮了蛋白質(zhì)的柔性,但是計(jì)算量非常大。我們的專家與北大教授一起提出了基于元?jiǎng)恿W(xué)的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和構(gòu)象搜索算法,加速小分子遍歷蛋白質(zhì)的過(guò)程,對(duì)同樣的構(gòu)象搜索,傳統(tǒng)方法需要37天,我們只需要6個(gè)小時(shí),提升了150倍效率。
在軟件編程上,除了用傳統(tǒng)AI在大量已有代碼中進(jìn)行檢索和推薦外,我們也在發(fā)展科學(xué)的模型驅(qū)動(dòng)和形式化方法。尤其是在大規(guī)模并行化的情況下,很多處理是相互糾纏和前后關(guān)聯(lián)的,我們探索出了一套名為Vsync的方法,實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)內(nèi)核的自動(dòng)化驗(yàn)證和并發(fā)代碼優(yōu)化,在提升性能的同時(shí)也確??煽啃?。2015年Linux社區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很難的內(nèi)存屏障Bug,社區(qū)專家花了兩年多才修復(fù),而使用我們的Vsync方法,僅用20分鐘就發(fā)現(xiàn)并修復(fù)了這個(gè)Bug。歐美一些學(xué)校和公司都來(lái)尋求Vysnc方法的合作。
在Linux社區(qū),對(duì)Kernel版本的補(bǔ)丁修改貢獻(xiàn)上,我們?cè)?020年的5.10版本,2021年的5.14版本,以及2022年的6.1版本上,做到全球貢獻(xiàn)第一。
圖源:觀察者網(wǎng)
我們也通過(guò)新的AI計(jì)算模式,來(lái)研究定理自動(dòng)證明問(wèn)題。比如拓?fù)渌估碚撚兄谔剿鞣懂犠C明、同余推理系統(tǒng)、自動(dòng)理論導(dǎo)出,提升定理證明器的水平,希望解決形式驗(yàn)證中的狀態(tài)爆炸問(wèn)題和自動(dòng)模型抽象問(wèn)題,增強(qiáng)形式驗(yàn)證能力。
我們也在探索基礎(chǔ)計(jì)算部件的重構(gòu)。比如加法和乘法在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界目前還不知道復(fù)雜度能降到什么程度。兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相加,可能面臨不確定次數(shù)的進(jìn)位問(wèn)題,從而消耗大量的時(shí)間和能量。早在一千多年前,南北朝時(shí)期的《孫子算經(jīng)》,南宋時(shí)期的《數(shù)書九章》中提到過(guò)余數(shù)定理,現(xiàn)代數(shù)學(xué)家也在60多年前提出過(guò)將普通的數(shù)變換為MSD數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算,避免進(jìn)位的發(fā)生,但是這個(gè)思想因?yàn)橛幸恍?shí)際問(wèn)題而沒(méi)有被產(chǎn)業(yè)界接受。我們希望解決實(shí)際應(yīng)用中的變換效率以及溢出等問(wèn)題,重構(gòu)最基本的加法和乘法,提高計(jì)算的效率。
在走向智能社會(huì)的過(guò)程中,可能有超過(guò)百倍、甚至千倍的信息需求增長(zhǎng),現(xiàn)有的很多理論和技術(shù)已經(jīng)遇到瓶頸,難以支持未來(lái)的發(fā)展,因此我們積極推動(dòng)科學(xué)假設(shè)與商業(yè)愿景牽引的創(chuàng)新,在通信上,大膽探索有別于香農(nóng)定理的前提條件和應(yīng)用場(chǎng)景;在計(jì)算上,進(jìn)一步明確人工智能的目標(biāo)定義、提升正確性、適應(yīng)性和高效性。
在通信和計(jì)算兩大基石的驅(qū)動(dòng)下,從狹義人工智能,到通用人工智能與超級(jí)人工智能的過(guò)程中,我們首先要通過(guò)理論和技術(shù)的不斷突破,來(lái)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián),促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步;其次要勇于拓展思想的邊界,增強(qiáng)對(duì)智能的認(rèn)知和掌控能力;最終,用正確的目標(biāo)和有力的手段,牽引人工智能的發(fā)展,助力我們超越極限,增強(qiáng)生命,創(chuàng)造物質(zhì),控制能量,跨越時(shí)空,實(shí)現(xiàn)人類文明的進(jìn)化。
我們將這些面向未來(lái)的思考放在黃大年茶思屋網(wǎng)站上,促進(jìn)開放的探討交流,希望能與伙伴們一起,開展相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新,重構(gòu)基礎(chǔ)理論、重構(gòu)架構(gòu)、重構(gòu)軟件。同時(shí)我們也贊助青年學(xué)者,并在ICPC、IMC、以及其他全球?qū)W生奧林匹克競(jìng)賽中,分享這些挑戰(zhàn)和方向、贊助學(xué)生訓(xùn)練營(yíng)、激勵(lì)和培養(yǎng)更多的未來(lái)領(lǐng)軍人才。
我們正在快速奔向智能社會(huì),面對(duì)無(wú)窮的可能性,我們所有的想象都是保守的。在征服星辰大海的道路上,一切的不可知和不確定性,都會(huì)使我們變得更加強(qiáng)大。期待和大家一起應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn),共同開創(chuàng)更美好的明天!
謝謝大家!
- 責(zé)任編輯: 連政 
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