IBM对话智能+未来：十年提升AI性能效率千倍？

 

    140多前的1879年，爱迪生经过几千次试验发明了电灯；之后过了90年的1969年美国把人类送到了月球，1970年空中客车公司诞生。在1870年代，人类初次进入电力时代的时候，没有人能够想到有一天人类可以乘“电”飞上月球、普通人也可商用飞行。而今天，我们初次进入了“智能+”时代，人工智能应用刚刚进入“电灯”阶段；未来，智能计算将把人类送往什么样的 “月球”？开发出什么样的人工智能“空中客车”？

    人工智能是“智能+”时代的新“电能”。从1732年富兰克林首次发现了电的存在，到爱迪生又不断试验发明了电灯进而于1882年建立了人类第一个电厂，这150年间人们不断怀疑“电”是魔法和神秘力量的产物，由此而经历了不理解、回避、拒绝和恐惧的初级电力时代。“同样的情况正发生今天人们对人工智能的认知上，”IBM云与认知软件高级副总裁Arvind Kirshna在2019美国Think大会上如是表示，“人工智能不是‘魔法’，人工智能就像‘电’一样存在，而且在彻底改变商业。”

    PWC普华永道的预测是，到2030年，人工智能将带来全球GDP增长近16万亿美元。而在人类的信息技术历史上，还没有哪种技术堪比人工智能的这种超巨型经济影响力。而在另一方面，我们今天仍处于初级人工智能时代。根据Gartner和信通院联合编制的2018世界人工智能产业发展蓝皮书发布，人工智能仍处于早期采用阶段，仅有4%的被调研企业已经投资并部署了AI技术。

    2019年5月21日，以“‘智能+’时代，我们与科技的对话”为主题的2019 IBM中国论坛，诠释了人类在人工智能初级时代要做的事情——通过与科技的对话，打开想像的空间。在2019年2月，IBM研究院还牵头成立了AI硬件中心，通过与科研和产业界的协作，要在未来十年提升AI性能效率千倍，加速人工智能“空中客车”到来的进程。

    AI硬件加速创新：人工智能“空中客车”

    众所周知，以神经网络为代表的人工智能计算对于芯片等计算硬件体系带来了极大的挑战，现有的基于冯·诺伊曼架构的计算硬件体系已经遭遇瓶颈，而摩尔定律也在失效。面向未来的“智能+”时代，量子计算是长期趋势和解决方案。IBM已经在量子计算方面投入了大量研究，并在2019美国CES展以及IBM Think大会上，展示了目前全球唯一一台脱离实验室环境运行的量子计算机“IBM Q System One”。

    不过，当前离量子计算机商用和量产还较远，更现实的解决方案是改造现有的芯片硬件架构，以满足当下的人工智能计算需求。

    2019年2月成立的IBM研究院AI硬件中心（IBM Research AI Hardware Center），就是为了应对未来十年的智能计算需求而投资的研究机构。该机构为开放式研究方式，将与其它研究机构和产业公司一起对话及合作，共同加速面向AI优化的硬件创新。其中，商业和产业合作伙伴有Samsung、Mellanox Technologies、Synopsys、Applied Materials、Tokyo Electron Limited（TEL）等。

    经典的冯·诺伊曼架构在应对人工智能计算时，其主要挑战在于处理器/存储器带宽瓶颈，因为人工智能计算属于大规模并行计算，而这个计算模式并不是当前CPU的设计初衷。虽然今天的AI系统已经在高带宽CPU和GPU、专门的AI加速器、高性能网络设备等方面取得了进展，但要保持沿着这个方向的跃进，仍然需要投入大量的研究。IBM研究院AI硬件中心的目标是将当前的人工智能系统性能效率在未来十年提升千倍。为了达到这个目标，IBM与众多合作伙伴一起，推进从芯片、材料、架构等硬件到支持AI计算任务软件的创新。
 

（IBM研究院AI硬件中心正在开发未来10年提升AI计算性能效率千倍的路线图）

    IBM研究院AI硬件中心主要推动IBM和生态伙伴们，在IBM的数字AI内核（Digital AI Cores）以及基于内存计算的模拟AI内核（Analog AI Cores）等技术基础上，展开“千里大跃进”。IBM认为，基于现有技术的深度学习计算能在2020年左右达到1000GFlops/W的计算能力；基于数字AI内核技术的深度学习计算能在2021年左右达到接近1万GFlops/W的计算能力，也就是十倍能力的提升；而基于模拟AI内核技术的深度学习计算能在2023年左右达到接近5万GFlops/W的计算能力，结合了优化的材料后则能在2025年左右推进深度学习计算达到10万GFlops/W的计算能力，并进一步在2030年左右达到100万GFlops/W的计算能力，也就是今天计算能力的千倍提升。

    IBM研究院半导体及AI硬件副总裁Mukesh Khare就此撰文指出：硬件在狭义AI技术的成熟过程中扮演着基础性角色，而IBM推动的下一波硬件创新将起到更加重要的作用。IBM研究院将聚集于多年期的技术路线图，以为业界开发和交付专用加速内核、芯片架构等，大幅提升AI系统的性能。虽然当前AI系统的千倍性能提升还不能达到“登月”的效果，但足以让人工智能“空中客车”的到来成为可能。
    
    AI软件加速创新：扩大数字化转型范围

    如果说量子计算是“智能+”的长期趋势、AI硬件创新是“智能+”的中期趋势，那么AI软件创新就是当下的“智能+”趋势。正如Gartner研究副总裁John-David Lovelock在对2019全球IT支出预测时所表示的，虽然人工智能正在对IT支出产生重大影响，但它的作用经常被误解——人工智能并不是一种产品，而是一套技术或一门计算机工程学科。正因如此，人工智能被嵌入到许多现有的产品和服务中，并成为每个行业新研发计划的核心。

    AI软件创新，就是在现有的硬件基础上，让AI能力可以具象到具体的产品、服务和企业中。2019年4月，IBM在大中华区发布2019《认知型企业：发挥人工智能优势，全面重塑企业——七大成功要素》报告指出，企业需要充分利用呈指数级发展的技术，“由内而外”地展开全面的数字化重塑，打造新型的商业模式，这就是“认知型企业”。认知型企业能够自动在企业外部收集、了解客户需求，再充分发挥人工智能的优势，从内部的平台、架构、数据、人才等关键的企业内核任务作出反应和决策，更好应对复杂的客户需求和多变的竞争环境。