陳天石：在AI“石器”時(shí)代保留火種

　　經(jīng)濟(jì)參考報(bào)

　　有一句話形容現(xiàn)在的人工智能特別合適：“我們往往高估了目前，而低估了未來(lái)”。如果要以其提出到現(xiàn)在60余年為一個(gè)周期來(lái)看，它真正席卷人類社會(huì)，才剛剛開(kāi)始。

　　從這樣的歷史長(zhǎng)河來(lái)看、從通用人工智能的未來(lái)回溯看，這個(gè)時(shí)代占據(jù)舞臺(tái)中央的這些開(kāi)拓者，都是手握著“深度學(xué)習(xí)”、“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”等最原始的工具，在這塊荒野上蹣跚前行。走在尋找人工智能基礎(chǔ)工具這條路上，陳天石不比其他人多什么先決條件。

　　幸運(yùn)的是，從他創(chuàng)造的石器中，人們逐漸發(fā)現(xiàn)并保留了火種。

　　寒武紀(jì)，這家背靠中科院計(jì)算所的創(chuàng)業(yè)公司剛亮相市場(chǎng)，就踏入了“獨(dú)角獸”領(lǐng)域。

　　打磨“石器”

　　AI是一場(chǎng)革命。它和互聯(lián)網(wǎng)一樣，會(huì)席卷一切，會(huì)從無(wú)到有、再?gòu)挠械綗o(wú)（無(wú)處不在）。普通人甚至不需要前行，它會(huì)主動(dòng)過(guò)來(lái)?yè)肀?，甚至裹挾你。用羅振宇的話說(shuō)：“你不必著急出發(fā)，因?yàn)槟憬K將被抵達(dá)”。

　　在這場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施重新定義的革命中，陳天石無(wú)疑是一個(gè)提前出發(fā)者。16歲考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班；2014年論文在美國(guó)召開(kāi)的國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議上獲得最佳論文獎(jiǎng)；創(chuàng)辦的公司寒武紀(jì)科技，A輪估值超過(guò)10億美元，成為全球首個(gè)人工智能芯片“獨(dú)角獸”、全球最大的AI芯片初創(chuàng)公司。

　　基于深度學(xué)習(xí)這一底層算法，計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、音頻識(shí)別與生物信息學(xué)等領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。但傳統(tǒng)的處理器例如CPU等，雖然是目前主流的AI計(jì)算平臺(tái)，但是其基本框架結(jié)構(gòu)畢竟不是為了AI所設(shè)計(jì)的，效率受到很多限制，包括GPU也有耗電量大等缺陷。

　　如果要用通用處理器搭建一個(gè)人腦規(guī)模突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可能需要建一個(gè)電站來(lái)給它供電。阿爾法狗剛亮相時(shí)，下一盤棋動(dòng)用了1000個(gè)CPU和200個(gè)GPU，每分鐘的電費(fèi)就高達(dá)300美元，而網(wǎng)絡(luò)規(guī)模只有人腦的千分之一。

　　陳天石認(rèn)為，理想中的AI芯片應(yīng)當(dāng)是一種新型的處理器，能具有廣闊的應(yīng)用面（包括語(yǔ)音、語(yǔ)義、圖像、視頻、自然語(yǔ)言多模態(tài)處理能力），同時(shí)具備遠(yuǎn)超CPU和GPU的效率。要想達(dá)到這一目標(biāo)，必須要有一套新的AI指令集，利用指令進(jìn)行靈活處理，才有可能在AI芯片上把各種算法應(yīng)用都能支持得又快又好。

　　打個(gè)簡(jiǎn)單的比方，把摩托車（PC、手機(jī)等）的發(fā)動(dòng)機(jī)（CPU）裝到了汽車（深度學(xué)習(xí)平臺(tái)）上，汽車自然開(kāi)不快；現(xiàn)在，需要為汽車專門設(shè)計(jì)一款發(fā)動(dòng)機(jī)（深度學(xué)習(xí)專用處理器）。

　　“DianNao”這一深度學(xué)習(xí)處理器架構(gòu)，平均仿真性能超過(guò)主流CPU核的100倍，但是面積和功耗僅為1/10，效能提升可達(dá)三個(gè)數(shù)量級(jí)。2014年，他和哥哥陳云霽以及法國(guó)信息技術(shù)研究院（Inria）的Olivier Temam教授合作的這篇論文，成為頂尖國(guó)際會(huì)議的最佳論文。

　　2014年-2016年間，他們倆和國(guó)際學(xué)術(shù)合作者一道幾乎橫掃了處理器架構(gòu)學(xué)術(shù)圈，在頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議上教老外說(shuō)中文的Diannao系列：Diannao（電腦）、DaDiannao（大電腦）、PuDiannao（普電腦）、ShiDiannao（視電腦）、Cambricon（寒武紀(jì)指令集）等一系列創(chuàng)新，針對(duì)不同的目的，將目前深度學(xué)習(xí)的效率提高數(shù)百倍。

　　有院士這樣分析，“寒武紀(jì)”在深度學(xué)習(xí)處理器指令集上的開(kāi)創(chuàng)性進(jìn)展，為我國(guó)占據(jù)智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)的領(lǐng)導(dǎo)性地位提供了技術(shù)支撐。自2014年中科院計(jì)算所和Inria聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出首個(gè)深度學(xué)習(xí)處理器架構(gòu)DianNao之后，深度學(xué)習(xí)處理器已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)際會(huì)議ISCA最關(guān)注的研究方向之一。ISCA 2016上有近1/6的論文引用“寒武紀(jì)”的工作來(lái)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)處理器探索。

　　“目前，像阿爾法狗這樣的軟件算法是在GPU上執(zhí)行的，將來(lái)如果使用了‘寒武紀(jì)’處理器，深度學(xué)習(xí)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的運(yùn)算速度會(huì)得到明顯提升?！标愄焓f(shuō)。

　　他用“瑞士軍刀和菜刀”來(lái)比喻通用處理器和深度學(xué)習(xí)處理器的關(guān)系：瑞士軍刀雖然功能多，但是做菜的時(shí)候，還是菜刀更合適。在智能處理方面，“寒武紀(jì)”就是這把更合適的菜刀。

　　寒武紀(jì)指令集直接面對(duì)大規(guī)模神經(jīng)元和突觸的處理，一條指令即可完成一組神經(jīng)元的處理，并對(duì)神經(jīng)元和突觸數(shù)據(jù)在芯片上的傳輸提供了一系列專門的支持。模擬實(shí)驗(yàn)表明，采用寒武紀(jì)指令集的深度學(xué)習(xí)處理器相對(duì)于x86指令集的中央處理器有兩個(gè)數(shù)量級(jí)的性能提升。

　　如今，通過(guò)在計(jì)算機(jī)中模擬神經(jīng)元和突觸的計(jì)算，寒武紀(jì)的AI芯片對(duì)信息進(jìn)行智能處理，借助專門設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和指令集，每秒可以處理160億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)2萬(wàn)億個(gè)突觸，功耗卻只有原來(lái)的十分之一，未來(lái)甚至有希望把類似阿爾法狗的系統(tǒng)裝進(jìn)手機(jī)。

　　埋頭“重工業(yè)”

　　芯片是信息產(chǎn)業(yè)的“尖刀連”，更是“重工業(yè)”，其所需要的投入是巨大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)AI的其他領(lǐng)域。

　　2017年8月，寒武紀(jì)科技獲得了價(jià)值1億美元的A輪融資，該輪投資由國(guó)投創(chuàng)業(yè)領(lǐng)投，阿里巴巴創(chuàng)投、聯(lián)想創(chuàng)投、國(guó)科投資、中科圖靈、元禾原點(diǎn)（天使輪領(lǐng)投方）、涌鏵投資（天使輪投資方）聯(lián)合投資。

　　這家背靠中科院計(jì)算所的創(chuàng)業(yè)公司剛亮相，就進(jìn)入市場(chǎng)，就踏入了“獨(dú)角獸”領(lǐng)域。

　　華為的旗艦手機(jī)Mate10采用了寒武紀(jì)1A處理器，這是寒武紀(jì)AI產(chǎn)業(yè)化的第一步。這款2016年發(fā)布的全球首款商用深度學(xué)習(xí)專用處理器IP，入選了第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)評(píng)選的十五項(xiàng)“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”。

　　它不僅具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且在計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等關(guān)鍵人工智能任務(wù)上具備出類拔萃的通用性和效能比，達(dá)到了傳統(tǒng)的四核通用CPU25倍以上的性能和50倍以上的能效。

　　“我們的產(chǎn)品寒武紀(jì)1A處理器，可以跟蘋果產(chǎn)品一較高下，結(jié)果我們很輕松打贏了這場(chǎng)戰(zhàn)斗。我們并不是靠著蠻力去堆運(yùn)算器，而是依靠最先進(jìn)的、稀疏化的技術(shù)，四兩撥千斤，讓華為Mate10的智能處理速度打敗了強(qiáng)大的蘋果iphoneX?！标愄焓f(shuō)。

　　在將AI普惠化這一終極方向的指引下，他制定了自己的小目標(biāo)?！拔覀儸F(xiàn)在與國(guó)外同行都是在同一個(gè)起跑線上的，希望寒武紀(jì)能在3年后占據(jù)中國(guó)高性能智能芯片市場(chǎng)30%的份額；在3年后，讓全球有10億臺(tái)設(shè)備集成寒武紀(jì)處理器的智能終端?！?/p>

　　他給出了實(shí)現(xiàn)的路徑。關(guān)于寒武紀(jì)芯片的市場(chǎng)商業(yè)化推進(jìn)：“一是終端，二是云端。終端產(chǎn)品就是智能手機(jī)、智能眼鏡、無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛汽車等，需要芯片去識(shí)別圖像、影音和文字。而在云端，像科大訊飛、中科曙光等這樣知名的云端客戶，都已經(jīng)是寒武紀(jì)的客戶?！?/p>

　　為了這個(gè)小目標(biāo)，他說(shuō)自己“除了休息的時(shí)間，都在工作”，拼了命地往前跑。在智能整個(gè)行業(yè)里面最上面是應(yīng)用層，利用人臉識(shí)別、語(yǔ)義理解等，去系統(tǒng)集成自動(dòng)駕駛、智能手機(jī)等產(chǎn)品。而“冰山”看不見(jiàn)的地方是技術(shù)層。

　　而芯片是技術(shù)層的“地基”?！靶酒褪窍窠ǚ孔踊蛘咝蘼愤@樣的事，如果沒(méi)有房子沒(méi)有路事情沒(méi)辦法往后走，希望我們未來(lái)能夠繼續(xù)承擔(dān)好智能時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施提供商的角色?！标愄焓f(shuō)。

　　技術(shù)一定會(huì)帶來(lái)人與人之間的鴻溝，而降低技術(shù)的門檻、創(chuàng)造盡可能的公平是消除這一鴻溝的幾乎唯一可行的途徑。

　　“從個(gè)人角度出發(fā)，我們主要從事人工智能加速芯片的研發(fā)，可以讓開(kāi)發(fā)者獲得更加廉價(jià)、高效的芯片，支持上層應(yīng)用的開(kāi)發(fā)?！标愄焓f(shuō)，只有整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)更加廉價(jià)，才有希望推動(dòng)人工智能的普惠化。因此在底層，降低功耗、提高效率是關(guān)鍵。

　　至于上層應(yīng)用，群眾的智慧是無(wú)窮的。陳天石很樂(lè)觀，他抱著樂(lè)見(jiàn)其成的態(tài)度來(lái)支持人工智能的發(fā)展，相信會(huì)在基礎(chǔ)層之上，長(zhǎng)出更多的應(yīng)用。

　　保留“火種”

　　2017年底，一篇名為《芯片戰(zhàn)國(guó)時(shí)代》的稿件在AI界很火，文章里說(shuō)，“據(jù)CB Insights估算，進(jìn)入新興芯片初創(chuàng)公司投資總額從2015年的8億美元增長(zhǎng)到了2017年的16億美元；創(chuàng)投庫(kù)里，AI芯片公司從零星幾家增長(zhǎng)到20多家。光2017年下半年，臺(tái)積電的生產(chǎn)線上就有超過(guò)30款A(yù)I芯片排隊(duì)等著流片。”

　　時(shí)也勢(shì)也。能不能到達(dá)終點(diǎn)，不僅取決于奔跑的速度，更取決于所在的賽道。

　　不只有初創(chuàng)公司在跑，實(shí)際上巨人們覺(jué)醒得比誰(shuí)都快。就在前兩天，芯片巨頭英偉達(dá)在美國(guó)消費(fèi)電子展召開(kāi)發(fā)布會(huì)，宣布了一系列關(guān)于無(wú)人車機(jī)器學(xué)習(xí)芯片Xavier的相關(guān)內(nèi)容。鑒于在AI芯片領(lǐng)域的表現(xiàn)，其股票2017年上漲接近100%，堪稱“年度最佳理財(cái)產(chǎn)品”。

　　更別說(shuō)英特爾、谷歌、Facebook、微軟等巨頭也在為此傾盡全力。咨詢公司Tractica的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，到2025年，與人工智能相關(guān)的深度學(xué)習(xí)芯片組市場(chǎng)收入，將由此前的5億美元飆升至122億美元的規(guī)模，復(fù)合年均增長(zhǎng)率超過(guò)40%。

　　生死搏殺，千億市場(chǎng)在一戰(zhàn)勝負(fù)。

　　“芯片的成敗，除了本身的效率之外，生態(tài)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。沒(méi)有配套的應(yīng)用和軟件，很難在市場(chǎng)上獲得成功”。陳天石說(shuō)，只要國(guó)產(chǎn)AI 指令集立住了，中國(guó)主導(dǎo)世界AI產(chǎn)業(yè)的機(jī)會(huì)可能就到來(lái)了。

　　在寒武紀(jì)科技的第一場(chǎng)發(fā)布會(huì)上，他用了很長(zhǎng)的時(shí)間去介紹自己的合作伙伴。他說(shuō)，過(guò)去我們國(guó)內(nèi)企業(yè)起步晚，一直是國(guó)際生態(tài)的跟隨者。我們?nèi)谌脒@個(gè)生態(tài)，享受這個(gè)紅利，但我們并不能有多大的力量去改變這個(gè)生態(tài)。但是在智能時(shí)代，大家都在同樣的起跑線上，要敢為天下先，敢于提出并共同構(gòu)建全新的智能生態(tài)。“光有寒武紀(jì)是不夠的，我們大家需要共同在硬件的指令集和軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上下功夫，在端云結(jié)合上下功夫，在商業(yè)協(xié)作上下功夫”。

　　2017年10月16日，陳天石發(fā)了一條朋友圈，“一事平生無(wú)齮（Yi）齕（He），但開(kāi)風(fēng)氣不為師”。這句出自龔自珍的詩(shī)詞，后來(lái)被很多教育界名士所引用。

　　事后他回想，這大概是因?yàn)樗膱?zhí)拗。18年前，陳天石考入中國(guó)科技大學(xué)，隨后師從陳國(guó)良院士和姚新教授，讀人工智能方向的博士。將近20年，他只做這一件事，把最底層的生態(tài)基石也就是芯片要做好?！凹夹g(shù)一定要是最好的。”

　　過(guò)去是，現(xiàn)在是，將來(lái)無(wú)論公司走到哪一步，技術(shù)永遠(yuǎn)被擺在第一位。

責(zé)任編輯：關(guān)海豐