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建立基础科学和产业应用的桥梁

2020-01-11

中国信息化周报 2020年50期
关键词:交叉芯片基础

本报编辑部综合整理

当今世界正在快速进入智能时代,全世界都非常注重推动原始性创新。一流大学在基础研究上有非常强的优势,但基础研究转向实际产业应用还存在一定问题,在此背景下一流大学应扮演何种角色?

交叉信息核心技术研究院(以下简称“交叉信息核心院”)是清华大学与西安市共建的政、产、学、研、金结合的新型研发机构,被授予“西安新一代人工智能开放创新平台”。2018年10月24日成立,2019年5月31日正式投运。

图灵奖得主、中科院院士、美国科学院外籍院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智院士亲自任院长,清华大学交叉信息研究院教授团队参与研发、运营。姚期智认为,交叉信息核心院扮演了枢纽角色,它把在大学里面所做的基础研究,同地方企业、地方政府能够调动的资源在枢纽里面结合起来,共同推动技术进步,实现产业应用。下文内容是一些经验和成果分享。

两个问题

第一,大学在基础研究上有非常强的优势,怎么样能够从基础研究经过一个转化过程变成一个新产业来推动产业的发展,能不能高效快速地把大学研究发展出来的知识,推动到产业上。

第二,怎样通过核心院把这些包括一流的、高科技的大学在内的,整个地区的高科技的研究者结合起来,变成一个平台,加速产业发展的同时,研究有无合作的可能。

大学性的应用研究院和工业上、产业上的研究院是不同的,因为大学的研究院有一个腹地,即使是我们这边团队本身对这些知识没有专门的知识,面对这些产业的应用的场景,它也容易诞生非常好的点子,清华大学就是个很好的例子。我觉得核心院扮演了一个桥梁的角色,在高科技有关的基础科学和真正的应用产业之间,建立起了一个流通管道,简单总结一下成果和经验。

第一,在当地设立一个实验室,对于要解决的问题,思考如何在基础研究到转化之间,做一个中间站,最后一步组织一个工程的团队,实际上把这个科学成果,能够产业化。

第二,人才培育和西安地区大学交互问题,谈及科技基础研究到产业发展,很集中的是两个方向,一个是人工智能,二是金融科技。这两个方向,会在未来的10~20年内扮演推动经济的核心角色。

举个例子,交叉核心院建立的一个做前沿构架和智能芯片的研究中心。在过去十年中,深度学习对整个科学界产生了很大影响。基本上神经网络就是一种特定的算法,基于这种算法,能够做很多事情,比如说人脸识别等。

其中,一个特别值得注意的方向就是这种算法需要非常多的数据和非常大的计算能力,但在一些科学和商业的竞争中,很多团队没有这个计算能力,也没有这么多的计算数据。

没有足够大的计算能力,不能快速得到想要的结果,就产生不了应用价值,比如说人脸识别,如果识别一个人花半个钟头,不会有人用它,如果你在半秒中识别完毕,就非常有应用的价值。怎么把神经网络做得更快,让它的精确度更高,这个大家在科学进程里面一个真正的创新高地。

当然要让它做得更快,还有一个软件和硬件结合的问题。软件即使再快,也比不上通过特别设计的一些芯片,再配合算法加速的速度。

怎样在技术上从最基础的算法研究,然后经过优化、工程化,最后变成芯片设计,这是一条非常重要的道路,在西安我们有非常好的机构从事这方面的研究。

大学基础研究工程化

我们做的第一件事情就是成立了这样一个中心,研究怎么样把大学里的基础研究进行工程化。

加速一个算法,但还要保证精准性,这是大家所希望的。之前也有很多论文在人工智能高级会议里面提出来,我们就是从原始创新,设计这些算法,然后设计出一种能把这些算法转化成芯片的方法,然后找有芯片设计的专长的老师,把它做出来,去流片,看结果如何。加速一个神经网络算法,有相当流行的方法。因为网络本来有很多的通道,怎样能够在这里随机采取其中一部分通道,这样的算法通常叫算法模型,就能够把它变得更小,更有效,做的更快。这个是一个事情,包括两部分,第一部分可以说是一种软实力,软件的部分,你把算法做好,变成在工程上可以做的算法,第二部分怎么硬件化,能够设计,放到芯片上。

第一部分就是怎么樣设计一些新型的算法,这些算法都是在最顶级的人工智能的会议已经发表了,那么第二部分就是怎样根据这些算法,各种加速的方法,然后把它设计制造到芯片上,这个研究里面第一步就是探索这种新的能够加速的方法。

在计算机上模拟上,可以看到这种方法非常有效,这个实验的结果,能够把普通的算法加速两倍到四倍。但是它和普通人想的不一样,不单速度快,而且精确率,经过我们特别的设计以后,连精确率都比以前更加高,所以这是一种大家所期望的,最理想的情况。

在硬件上,芯片设计已经有一套非常成熟的流程了,但这条路其实相当漫长。从最开始在大学里面的研究,然后怎么样聚集到工程团队,然后怎么取得商业上的IP,如何符合商业的标准,到最后能够大规模产业化,这个中间有很多个关键的步骤。

目前,西安的交叉核心院,也已经招募了常驻的成员,来从事工程的转化。

刚才讲的关于基础研究的这部分,另外我们设立几个前进式的实验室,就是我们已经瞄准了一些可以孵化产业甚至已经有公司开始成立的,能够做科学的研究。

保障金融科技安全

关于金融科技和监管科技的研究中心,我们要用人工智能、大数据、密码加密等安全方法,推动金融科技,这里面有一些核心的基础的研究,那么这里面也有怎么样的把金融科技里面设计新的算法,同时把金融科技里面的算法,能够加速起来。

有了这样的中心,我们除了做基础研究以外,还有一个重要的努力的方向就是建立技术的标准。我们知道金融科技在这点上和通信科技一样,能够有一个标准是非常重要的,这些标准在国外很多方向都已经成熟,但是在中国这些标准并不存在。

标准这种事情和孵化一个公司,能产生的结果是完全不一样的性质,但是做这件事情,对整个金融科技的基础建设,对推动将来的科技发展,有很大的帮助。所以我们相信在交叉核心院里面所研究出来的和政府和银行企业联合商讨出来的一种标准,会让西安这个地方拥有一个在金融科技里面一个标杆的先驱位置。

我们不单做基础研究,做标准,而且我们和各地的证券产业,还有银行协会,甚至对于政府监管的需要,科技的手段等都已经建立了非常多的联系。金融科技人才培养是中国现在非常需要做的一个事情,我们交叉核心院也做人才培养。举办各种学术活动等。

最后,人工智能现在还有一个大的缺点,大家对于它的可信程度,没有像对传统的算法那么信任,这里面安全上有一些不确定性,怎么样能够有一套标准,对于一个人工智能的算法,在怎么样的情况下通过这些检测,这是一个非常重要的课题。

(本文内容根据中国科学院院士姚期智公开演讲整理而成,未经本人确认。)

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