中國工程院院士孫凝暉給正國級、副國級講課的萬字長稿《人工智能與智能計算的發(fā)展》

　　委員長、各位副委員長、秘書長、各位委員：

　　人工智能領(lǐng)域近年來正在迎來一場由生成式人工智能大模型引領(lǐng)的爆發(fā)式發(fā)展。2022年11月30日，OpenAI公司推出一款人工智能對話聊天機器人ChatGPT，其出色的自然語言生成能力引起了全世界范圍的廣泛關(guān)注，2個月突破1億用戶，國內(nèi)外隨即掀起了一場大模型浪潮，Gemini、文心一言、Copilot、LLaMA、SAM、SORA等各種大模型如雨后春筍般涌現(xiàn)，2022年也被譽為大模型元年。當前信息時代正加快進入智能計算的發(fā)展階段，人工智能技術(shù)上的突破層出不窮，逐漸深入地賦能千行百業(yè)，推動人工智能與數(shù)據(jù)要素成為新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表。習近平總書記指出，把新一代人工智能作為推動科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、生產(chǎn)力整體躍升的驅(qū)動力量，努力實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視智能經(jīng)濟發(fā)展，促進人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，為高質(zhì)量發(fā)展注入強勁動力。

　　一、計算技術(shù)發(fā)展簡介

　　計算技術(shù)的發(fā)展歷史大致可分為四個階段，算盤的出現(xiàn)標志著人類進入第一代——機械計算時代，第二代——電子計算的標志是出現(xiàn)電子器件與電子計算機，互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使我們進入第三代——網(wǎng)絡(luò)計算，當前人類社會正在進入第四階段——智能計算。

　　早期的計算裝置是手動輔助計算裝置和半自動計算裝置，人類計算工具的歷史是從公元1200年的中國算盤開始，隨后出現(xiàn)了納皮爾籌(1612年)和滾輪式加法器(1642年)，到1672年第一臺自動完成四則運算的計算裝置——步進計算器誕生了。

　　機械計算時期已經(jīng)出現(xiàn)了現(xiàn)代計算機的一些基本概念。查爾斯?巴貝奇(Charles Babbage)提出了差分機(1822年)與分析機(1834年)的設(shè)計構(gòu)想，支持自動機械計算。這一時期，編程與程序的概念基本形成，編程的概念起源于雅卡爾提花機，通過打孔卡片控制印花圖案，最終演變?yōu)橥ㄟ^計算指令的形式來存儲所有數(shù)學計算步驟;人類歷史的第一個程序員是詩人拜倫之女艾達(Ada)，她為巴貝奇差分機編寫了一組求解伯努利數(shù)列的計算指令，這套指令也是人類歷史上第一套計算機算法程序，它將硬件和軟件分離，第一次出現(xiàn)程序的概念。

　　直到在二十世紀上半葉，出現(xiàn)了布爾代數(shù)(數(shù)學)、圖靈機(計算模型) 、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)(架構(gòu)) 、晶體管(器件)這四個現(xiàn)代計算技術(shù)的科學基礎(chǔ)。其中，布爾代數(shù)用來描述程序和硬件如CPU的底層邏輯;圖靈機是一種通用的計算模型，將復(fù)雜任務(wù)轉(zhuǎn)化為自動計算、不需人工干預(yù)的自動化過程;馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)提出了構(gòu)造計算機的三個基本原則：采用二進制邏輯、程序存儲執(zhí)行、以及計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備這五個基本單元組成;晶體管是構(gòu)成基本的邏輯電路和存儲電路的半導(dǎo)體器件，是建造現(xiàn)代計算機之塔的“磚塊”?；谝陨峡茖W基礎(chǔ)，計算技術(shù)得以高速發(fā)展，形成規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)。

　　從1946年世界上第一臺電子計算機ENIAC誕生到二十一世紀的今天，已經(jīng)形成了五類成功的平臺型計算系統(tǒng)。當前各領(lǐng)域各種類型的應(yīng)用，都可以由這五類平臺型計算裝置支撐。第一類是高性能計算平臺，解決了國家核心部門的科學與工程計算問題;第二類是企業(yè)計算平臺，又稱服務(wù)器，用于企業(yè)級的數(shù)據(jù)管理、事務(wù)處理，當前像百度、阿里和騰訊這些互聯(lián)網(wǎng)公司的計算平臺都屬于這一類;第三類是個人電腦平臺，以桌面應(yīng)用的形式出現(xiàn)，人們通過桌面應(yīng)用與個人電腦交互;第四類是智能手機，主要特點是移動便攜，手機通過網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)中心，以互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為主，它們分布式地部署在數(shù)據(jù)中心和手機終端;第五類是嵌入式計算機，嵌入到工業(yè)裝備和軍事設(shè)備，通過實時的控制，保障在確定時間內(nèi)完成特定任務(wù)。這五類裝置幾乎覆蓋了我們信息社會的方方面面，長期以來人們追求的以智能計算應(yīng)用為中心的第六類平臺型計算系統(tǒng)尚未形成。

　　現(xiàn)代計算技術(shù)的發(fā)展大致可以劃分為三個時代。IT1.0又稱電子計算時代(1950-1970)，基本特征是以“機”為中心。計算技術(shù)的基本架構(gòu)形成，隨著集成電路工藝的進步，基本計算單元的尺度快速微縮，晶體管密度、計算性能和可靠性不斷提升，計算機在科學工程計算、企業(yè)數(shù)據(jù)處理中得到了廣泛應(yīng)用。

　　IT2.0又稱網(wǎng)絡(luò)計算時代(1980-2020)，以“人”為中心?；ヂ?lián)網(wǎng)將人使用的終端與后臺的數(shù)據(jù)中心連接，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通過智能終端與人進行交互。以亞馬遜等為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司提出了云計算的思想，將后臺的算力封裝成一個公共服務(wù)租借給第三方用戶，形成了云計算與大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)。

　　IT3.0又稱智能計算時代，始于2020年，與IT2.0相比增加了“物”的概念，即物理世界的各種端側(cè)設(shè)備，被數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，實現(xiàn)“人-機-物”三元融合。智能計算時代，除了互聯(lián)網(wǎng)以外，還有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，支撐各類終端通過端邊云實現(xiàn)萬物互聯(lián)，終端、物端、邊緣、云都嵌入AI，提供與ChatGPT類似的大模型智能服務(wù)，最終實現(xiàn)有計算的地方就有AI智能。智能計算帶來了巨量的數(shù)據(jù)、人工智能算法的突破和對算力的爆發(fā)性需求。

　　二、智能計算發(fā)展簡介

　　智能計算包括人工智能技術(shù)與它的計算載體，大致歷經(jīng)了四個階段，分別為通用計算裝置、邏輯推理專家系統(tǒng)、深度學習計算系統(tǒng)、大模型計算系統(tǒng)。

　　智能計算的起點是通用自動計算裝置(1946年)。艾倫·圖靈(Alan Turing)和馮·諾依曼(John von Neumann)等科學家，一開始都希望能夠模擬人腦處理知識的過程，發(fā)明像人腦一樣思考的機器，雖未能實現(xiàn)，但卻解決了計算的自動化問題。通用自動計算裝置的出現(xiàn)，也推動了1956年人工智能(AI)概念的誕生，此后所有人工智能技術(shù)的發(fā)展都是建立在新一代計算設(shè)備與更強的計算能力之上的。

　　智能計算發(fā)展的第二階段是邏輯推理專家系統(tǒng)(1990年)。E.A.費根鮑姆(Edward Albert Feigenbaum)等符號智能學派的科學家以邏輯和推理能力自動化為主要目標，提出了能夠?qū)⒅R符號進行邏輯推理的專家系統(tǒng)。人的先驗知識以知識符號的形式進入計算機，使計算機能夠在特定領(lǐng)域輔助人類進行一定的邏輯判斷和決策，但專家系統(tǒng)嚴重依賴于手工生成的知識庫或規(guī)則庫。這類專家系統(tǒng)的典型代表是日本的五代機和我國863計劃支持的306智能計算機主題，日本在邏輯專家系統(tǒng)中采取專用計算平臺和Prolog這樣的知識推理語言完成應(yīng)用級推理任務(wù);我國采取了與日本不同的技術(shù)路線，以通用計算平臺為基礎(chǔ)，將智能任務(wù)變成人工智能算法，將硬件和系統(tǒng)軟件都接入通用計算平臺，并催生了曙光、漢王、科大訊飛等一批骨干企業(yè)。

　　符號計算系統(tǒng)的局限性在于其爆炸的計算時空復(fù)雜度，即符號計算系統(tǒng)只能解決線性增長問題，對于高維復(fù)雜空間問題是無法求解的，從而限制了能夠處理問題的大小。同時因為符號計算系統(tǒng)是基于知識規(guī)則建立的，我們又無法對所有的常識用窮舉法來進行枚舉，它的應(yīng)用范圍就受到了很大的限制。隨著第二次AI寒冬的到來，第一代智能計算機逐漸退出歷史舞臺。

　　直到2014年左右，智能計算進階到第三階段——深度學習計算系統(tǒng)。以杰弗里·辛頓(Geoffrey Hinton)等為代表的連接智能學派，以學習能力自動化為目標，發(fā)明了深度學習等新AI算法。通過深度神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的自動學習，大幅提升了模型統(tǒng)計歸納的能力，在模式識別①等應(yīng)用效果上取得了巨大突破，某些場景的識別精度甚至超越了人類。以人臉識別為例，整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練過程相當于一個網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)整的過程，將大量的經(jīng)過標注的人臉圖片數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后進行網(wǎng)絡(luò)間參數(shù)調(diào)整，讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的結(jié)果的概率無限逼近真實結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出真實情況的概率越大，參數(shù)就越大，從而將知識和規(guī)則編碼到網(wǎng)絡(luò)參數(shù)中，這樣只要數(shù)據(jù)足夠多，就可以對各種大量的常識進行學習，通用性得到極大的提升。連接智能的應(yīng)用更加廣泛，包括語音識別、人臉識別、自動駕駛等。在計算載體方面，中國科學院計算技術(shù)研究所2013年提出了國際首個深度學習處理器架構(gòu)，國際知名的硬件廠商英偉達(NVIDIA)持續(xù)發(fā)布了多款性能領(lǐng)先的通用GPU芯片，都是深度學習計算系統(tǒng)的典型代表。

　　智能計算發(fā)展的第四階段是大模型計算系統(tǒng)(2020年)。在人工智能大模型技術(shù)的推動下，智能計算邁向新的高度。2020年，AI從“小模型+判別式”轉(zhuǎn)向“大模型+生成式”，從傳統(tǒng)的人臉識別、目標檢測、文本分類，升級到如今的文本生成、3D數(shù)字人生成、圖像生成、語音生成、視頻生成。大語言模型在對話系統(tǒng)領(lǐng)域的一個典型應(yīng)用是OpenAI公司的ChatGPT，它采用預(yù)訓練基座大語言模型GPT-3，引入3000億單詞的訓練語料，相當于互聯(lián)網(wǎng)上所有英語文字的總和。其基本原理是：通過給它一個輸入，讓它預(yù)測下一個單詞來訓練模型，通過大量訓練提升預(yù)測精確度，最終達到向它詢問一個問題，大模型產(chǎn)生一個答案，與人即時對話。在基座大模型的基礎(chǔ)上，再給它一些提示詞進行有監(jiān)督的指令微調(diào)，通過人類的<指令，回復(fù)>對逐漸讓模型學會如何與人進行多輪對話;最后，通過人為設(shè)計和自動生成的獎勵函數(shù)來進行強化學習迭代，逐步實現(xiàn)大模型與人類價值觀的對齊。

　　大模型的特點是以“大”取勝，其中有三層含義，(1)參數(shù)大，GPT-3就有1700億個參數(shù);(2)訓練數(shù)據(jù)大，ChatGPT大約用了3000億個單詞，570GB訓練數(shù)據(jù);(3)算力需求大，GPT-3大約用了上萬塊V100 GPU進行訓練。為滿足大模型對智能算力爆炸式增加的需求，國內(nèi)外都在大規(guī)模建設(shè)耗資巨大的新型智算中心，英偉達公司也推出了采用256個H100芯片，150TB海量GPU內(nèi)存等構(gòu)成的大模型智能計算系統(tǒng)。

　　大模型的出現(xiàn)帶來了三個變革。一是技術(shù)上的規(guī)模定律(Scaling Law)，即很多AI模型的精度在參數(shù)規(guī)模超過某個閾值后模型能力快速提升，其原因在科學界還不是非常清楚，有很大的爭議。AI模型的性能與模型參數(shù)規(guī)模、數(shù)據(jù)集大小、算力總量三個變量成“對數(shù)線性關(guān)系”，因此可以通過增大模型的規(guī)模來不斷提高模型的性能。目前最前沿的大模型GPT-4參數(shù)量已經(jīng)達到了萬億到十萬億量級，并且仍在不斷增長中;二是產(chǎn)業(yè)上算力需求爆炸式增長，千億參數(shù)規(guī)模大模型的訓練通常需要在數(shù)千乃至數(shù)萬GPU卡上訓練2-3個月時間，急劇增加的算力需求帶動相關(guān)算力企業(yè)超高速發(fā)展，英偉達的市值接近兩萬億美元，對于芯片企業(yè)以前從來沒有發(fā)生過;三是社會上沖擊勞動力市場，北京大學國家發(fā)展研究院與智聯(lián)招聘聯(lián)合發(fā)布的《AI大模型對我國勞動力市場潛在影響研究》報告指出，受影響最大的20個職業(yè)中財會、銷售、文書位于前列，需要與人打交道并提供服務(wù)的體力勞動型工作，如人力資源、行政、后勤等反而相對更安全。

　　第一個前沿方向為多模態(tài)大模型。

　　人工智能的技術(shù)前沿將朝著以下四個方向發(fā)展。從人類視角出發(fā)，人類智能是天然多模態(tài)的，人擁有眼、耳、鼻、舌、身、嘴(語言)，從AI視角出發(fā)，視覺，聽覺等也都可以建模為token②的序列，可采取與大語言模型相同的方法進行學習，并進一步與語言中的語義進行對齊，實現(xiàn)多模態(tài)對齊的智能能力。

　　第二個前沿方向為視頻生成大模型。

　　OpenAI于2024年2月15日發(fā)布文生視頻模型SORA，將視頻生成時長從幾秒鐘大幅提升到一分鐘，且在分辨率、畫面真實度、時序一致性等方面都有顯著提升。SORA的最大意義是它具備了世界模型的基本特征，即人類觀察世界并進一步預(yù)測世界的能力。世界模型是建立在理解世界的基本物理常識(如，水往低處流等)之上，然后觀察并預(yù)測下一秒將要發(fā)生什么事件。雖然SORA要成為世界模型仍然存在很多問題，但可以認為SORA學會了畫面想象力和分鐘級未來預(yù)測能力，這是世界模型的基礎(chǔ)特征。

　　第三個前沿方向為具身智能。

　　具身智能指有身體并支持與物理世界進行交互的智能體，如機器人、無人車等，通過多模態(tài)大模型處理多種傳感數(shù)據(jù)輸入，由大模型生成運動指令對智能體進行驅(qū)動，替代傳統(tǒng)基于規(guī)則或者數(shù)學公式的運動驅(qū)動方式，實現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實的深度融合。因此，具有具身智能的機器人，可以聚集人工智能的三大流派：以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的連接主義，以知識工程為代表的符號主義和控制論相關(guān)的行為主義，三大流派可以同時作用在一個智能體，這預(yù)期會帶來新的技術(shù)突破。

　　第四個前沿方向是AI4R(AI for Research)成為科學發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明的主要范式。

　　當前科學發(fā)現(xiàn)主要依賴于實驗和人腦智慧，由人類進行大膽猜想、小心求證，信息技術(shù)無論是計算和數(shù)據(jù)，都只是起到一些輔助和驗證的作用。相較于人類，人工智能在記憶力、高維復(fù)雜、全視野、推理深度、猜想等方面具有較大優(yōu)勢，是否能以AI為主進行一些科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明，大幅提升人類科學發(fā)現(xiàn)的效率，比如主動發(fā)現(xiàn)物理學規(guī)律、預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、設(shè)計高性能芯片、高效合成新藥等。因為人工智能大模型具有全量數(shù)據(jù)，具備上帝視角，通過深度學習的能力，可以比人向前看更多步數(shù)，如能實現(xiàn)從推斷(inference)到推理(reasoning)的躍升，人工智能模型就有潛力具備愛因斯坦一樣的想象力和科學猜想能力，極大提升人類科學發(fā)現(xiàn)的效率，打破人類的認知邊界。這才是真正的顛覆所在。

　　最后，通用人工智能③(Artificial General Intelligence，簡稱AGI)是一個極具挑戰(zhàn)的話題，極具爭論性。

　　曾經(jīng)有一個哲學家和一個神經(jīng)科學家打賭：25年后(即2023年)科研人員是否能夠揭示大腦如何實現(xiàn)意識?當時關(guān)于意識有兩個流派，一個叫集成信息理論，一個叫全局網(wǎng)絡(luò)工作空間理論，前者認為意識是由大腦中特定類型神經(jīng)元連接形成的“結(jié)構(gòu)”，后者指出意識是當信息通過互連網(wǎng)絡(luò)傳播到大腦區(qū)域時產(chǎn)生的。2023年，人們通過六個獨立實驗室進行了對抗性實驗，結(jié)果與兩種理論均不完全匹配，哲學家贏了，神經(jīng)科學家輸了。通過這一場賭約，可以看出人們總是希望人工智能能夠了解人類的認知和大腦的奧秘。從物理學的視角看，物理學是對宏觀世界有了透徹理解后，從量子物理起步開啟了對微觀世界的理解。智能世界與物理世界一樣，都是具有巨大復(fù)雜度的研究對象，AI大模型仍然是通過數(shù)據(jù)驅(qū)動等研究宏觀世界的方法，提高機器的智能水平，對智能宏觀世界理解并不夠，直接到神經(jīng)系統(tǒng)微觀世界尋找答案是困難的。人工智能自誕生以來，一直承載著人類關(guān)于智能與意識的種種夢想與幻想，也激勵著人們不斷探索。

　　三、人工智能的安全風險

　　人工智能的發(fā)展促進了當今世界科技進步的同時，也帶來了很多安全風險，要從技術(shù)與法規(guī)兩方面加以應(yīng)對。

　　一是數(shù)字分身。

　　首先是互聯(lián)網(wǎng)虛假信息泛濫。這里列舉若干場景：AI Yoon是首個使用 DeepFake 技術(shù)合成的官方“候選人”，這個數(shù)字人以韓國國民力量黨候選人尹錫悅(Yoon Suk-yeol)為原型，借助尹錫悅 20 小時的音頻和視頻片段、以及其專門為研究人員錄制的 3000 多個句子，由當?shù)匾患?DeepFake 技術(shù)公司創(chuàng)建了虛擬形象 AI Yoon，并在網(wǎng)絡(luò)上迅速走紅。實際上 AI Yoon 表達的內(nèi)容是由競選團隊撰寫的，而不是候選人本人。

　　二是偽造視頻，

　　尤其是偽造領(lǐng)導(dǎo)人視頻引起國際爭端，擾亂選舉秩序，或引起突發(fā)輿情事件，如偽造尼克松宣布第一次登月失敗，偽造烏克蘭總統(tǒng)澤連斯基宣布“投降”的信息，這些行為導(dǎo)致新聞媒體行業(yè)的社會信任衰退。

　　三是偽造新聞，

　　主要通過虛假新聞自動生成牟取非法利益，使用ChatGPT生成熱點新聞，賺取流量，截至2023年6月30日全球生成偽造新聞網(wǎng)站已達277個，嚴重擾亂社會秩序。

　　四是換臉變聲，

　　用于詐騙。如由于AI語音模仿了企業(yè)高管的聲音，一家香港國際企業(yè)因此被騙3500萬美元。

　　五是生成不雅圖片，

　　特別是針對公眾人物。如影視明星的色情視頻制作，造成不良社會影響。因此，迫切需要發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)虛假信息的偽造檢測技術(shù)。

　　其次，AI大模型面臨嚴重可信問題。這些問題包括：(1)“一本正經(jīng)胡說八道”的事實性錯誤;(2)以西方價值觀敘事，輸出政治偏見和錯誤言論;(3)易被誘導(dǎo)，輸出錯誤知識和有害內(nèi)容;(4)數(shù)據(jù)安全問題加重，大模型成為重要敏感數(shù)據(jù)的誘捕器，ChatGPT將用戶輸入納入訓練數(shù)據(jù)庫，用于改善ChatGPT，美方能夠利用大模型獲得公開渠道覆蓋不到的中文語料，掌握我們自己都可能不掌握的“中國知識”。因此，迫切需要發(fā)展大模型安全監(jiān)管技術(shù)與自己的可信大模型。

　　除了技術(shù)手段外，人工智能安全保障需要相關(guān)立法工作。2021年科技部發(fā)布《新一代人工智能倫理規(guī)范》，2022年8月，全國信息安全標準化技術(shù)委員會發(fā)布《信息安全技術(shù) 機器學習算法安全評估規(guī)范》，2022-2023年，中央網(wǎng)信辦先后發(fā)布《互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)算法推薦管理規(guī)定》《互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)深度合成管理規(guī)定》《生成式人工智能服務(wù)管理辦法》等。歐美國家也先后出臺法規(guī)，2018年5月25日，歐盟出臺《通用數(shù)據(jù)保護條例》，2022年10月4日，美國發(fā)布《人工智能權(quán)利法案藍圖》，2024年3月13日，歐洲議會通過了歐盟《人工智能法案》。

　　我國應(yīng)加快推進《人工智能法》出臺，構(gòu)建人工智能治理體系，確保人工智能的發(fā)展和應(yīng)用遵循人類共同價值觀，促進人機和諧友好;創(chuàng)造有利于人工智能技術(shù)研究、開發(fā)、應(yīng)用的政策環(huán)境;建立合理披露機制和審計評估機制，理解人工智能機制原理和決策過程;明確人工智能系統(tǒng)的安全責任和問責機制，可追溯責任主體并補救;推動形成公平合理、開放包容的國際人工智能治理規(guī)則。

　　四、中國智能計算發(fā)展困境

　　人工智能技術(shù)與智能計算產(chǎn)業(yè)處于中美科技競爭的焦點，我國在過去幾年雖然取得了很大的成績，但依然面臨諸多發(fā)展困境，特別是由美國的科技打壓政策帶來的困難。

　　困境一為美國在AI核心能力上長期處于領(lǐng)先地位，中國處于跟蹤模式。

　　中國在AI高端人才數(shù)量、AI基礎(chǔ)算法創(chuàng)新、AI底座大模型能力(大語言模型、文生圖模型、文生視頻模型)、底座大模型訓練數(shù)據(jù)、底座大模型訓練算力等，都與美國存在一定的差距，并且這種差距還將持續(xù)很長一段時間。

　　困境二為高端算力產(chǎn)品禁售，高端芯片工藝長期被卡。

　　A100，H100，B200等高端智算芯片對華禁售。華為、龍芯、寒武紀、曙光、海光等企業(yè)都進入實體清單，它們芯片制造的先進工藝④受限，國內(nèi)可滿足規(guī)模量產(chǎn)的工藝節(jié)點落后國際先進水平2-3代，核心算力芯片的性能落后國際先進水平2-3代。

　　困境三為國內(nèi)智能計算生態(tài)孱弱，AI開發(fā)框架滲透率不足。

　　英偉達CUDA⑤(Compute Unified Device Architecture, 通用計算設(shè)備架構(gòu))生態(tài)完備，已形成了事實上的壟斷。國內(nèi)生態(tài)孱弱，具體表現(xiàn)在：一是研發(fā)人員不足，英偉達CUDA生態(tài)有近2萬人開發(fā)，是國內(nèi)所有智能芯片公司人員總和的20倍;二是開發(fā)工具不足，CUDA有550個SDK(Software Development Kit, 軟件開發(fā)工具包)，是國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的上百倍;三是資金投入不足，英偉達每年投入50億美元，是國內(nèi)相關(guān)公司的幾十倍;四是AI開發(fā)框架TensorFlow占據(jù)工業(yè)類市場，PyTorch占據(jù)研究類市場，百度飛槳等國產(chǎn)AI開發(fā)框架的開發(fā)人員只有國外框架的1/10。更為嚴重的是國內(nèi)企業(yè)之間山頭林立，無法形成合力，從智能應(yīng)用、開發(fā)框架、系統(tǒng)軟件、智能芯片，雖然每層都有相關(guān)產(chǎn)品，但各層之間沒有深度適配，無法形成一個有競爭力的技術(shù)體系。

　　困境四為AI應(yīng)用于行業(yè)時成本、門檻居高不下。

　　當前我國AI應(yīng)用主要集中在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和一些國防領(lǐng)域。AI技術(shù)推廣應(yīng)用于各行各業(yè)時，特別是從互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)遷移到非互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，需要進行大量的定制工作，遷移難度大，單次使用成本高。最后，我國在AI領(lǐng)域的人才數(shù)量與實際需求相比也明顯不足。

　　五、中國如何發(fā)展智能計算的道路選擇

　　人工智能發(fā)展的道路選擇對我國至關(guān)重要，關(guān)系到發(fā)展的可持續(xù)性與最終的國際競爭格局。當前人工智能的使用成本十分高昂，微軟Copilot套件要支付每月10美元的使用費用，ChatGPT每天消耗50萬千瓦時的電力，英偉達B200芯片價格高達3萬美元以上?？傮w來說，我國應(yīng)發(fā)展用得起、安全可信的人工智能技術(shù)，消除我國信息貧困人口、并造福“一帶一路”國家;低門檻地賦能各行各業(yè)，讓我國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)保持競爭力，讓相對落后的產(chǎn)業(yè)能夠大幅地縮小差距。

　　選擇一：統(tǒng)一技術(shù)體系走閉源封閉，還是開源開放的道路?

　　支撐智能計算產(chǎn)業(yè)的是一個相互緊耦合的技術(shù)體系，即由一系列技術(shù)標準和知識產(chǎn)權(quán)將材料、器件、工藝、芯片、整機、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等密切聯(lián)系在一起的技術(shù)整體。我國發(fā)展智能計算技術(shù)體系存在三條道路：

　　一是追趕兼容美國主導(dǎo)的A體系。

　　我國大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)走的是GPGPU/CUDA兼容道路，很多芯片領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)企業(yè)在生態(tài)構(gòu)建上也是盡量與CUDA兼容，這條道路較為現(xiàn)實。由于在算力方面美國對我國工藝和芯片帶寬的限制，在算法方面國內(nèi)生態(tài)林立很難形成統(tǒng)一，生態(tài)成熟度嚴重受限，在數(shù)據(jù)方面中文高質(zhì)量數(shù)據(jù)匱乏，這些因素會使得追趕者與領(lǐng)先者的差距很難縮小，一些時候還會進一步拉大。

　　二是構(gòu)建專用封閉的B體系。

　　在軍事、氣象、司法等專用領(lǐng)域構(gòu)建企業(yè)封閉生態(tài)，基于國產(chǎn)成熟工藝生產(chǎn)芯片，相對于底座大模型更加關(guān)注特定領(lǐng)域垂直類大模型，訓練大模型更多采用領(lǐng)域?qū)Ｓ懈哔|(zhì)量數(shù)據(jù)等。這條道路易于形成完整可控的技術(shù)體系與生態(tài)，我國一些大型骨干企業(yè)走的是這條道路，它的缺點是封閉，無法凝聚國內(nèi)大多數(shù)力量，也很難實現(xiàn)全球化。

　　三是全球共建開源開放的C體系。

　　用開源打破生態(tài)壟斷，降低企業(yè)擁有核心技術(shù)的門檻，讓每個企業(yè)都能低成本地做自己的芯片，形成智能芯片的汪洋大海，滿足無處不在的智能需求。用開放形成統(tǒng)一的技術(shù)體系，我國企業(yè)與全球化力量聯(lián)合起來共建基于國際標準的統(tǒng)一智能計算軟件棧。形成企業(yè)競爭前共享機制，共享高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫，共享開源通用底座大模型。對于全球開源生態(tài)，我國企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)時代收益良多，我國更多的是使用者，是參與者，在智能時代我國企業(yè)在RISC-V⑥+AI開源技術(shù)體系上應(yīng)更多地成為主力貢獻者，成為全球化開放共享的主導(dǎo)力量。

　　選擇二：拼算法模型，還是拼新型基礎(chǔ)設(shè)施?

　　人工智能技術(shù)要賦能各行各業(yè)，具有典型的長尾效應(yīng)⑦。我國80%的中小微企業(yè)，需要的是低門檻、低價格的智能服務(wù)。因此，我國智能計算產(chǎn)業(yè)必須建立在新的數(shù)據(jù)空間基礎(chǔ)設(shè)施之上，其中關(guān)鍵是我國應(yīng)率先實現(xiàn)智能要素即數(shù)據(jù)、算力、算法的全面基礎(chǔ)設(shè)施化。這項工作可比肩二十世紀初美國信息高速公路計劃(即信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))對互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的歷史作用。

　　信息社會最核心的生產(chǎn)力是網(wǎng)絡(luò)空間(Cyberspace)。網(wǎng)絡(luò)空間的演進過程是：從機器一元連接構(gòu)成的計算空間，演進到人機信息二元連接構(gòu)成的信息空間，再演進到人機物數(shù)據(jù)三元連接構(gòu)成的數(shù)據(jù)空間。從數(shù)據(jù)空間看，人工智能的本質(zhì)是數(shù)據(jù)的百煉成鋼，大模型就是對互聯(lián)網(wǎng)全量數(shù)據(jù)進行深度加工后的產(chǎn)物。在數(shù)字化時代，在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)氖切畔⒘?，是算力對?shù)據(jù)進行粗加工后的結(jié)構(gòu)化抽象;在智能時代，在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)氖侵悄芰?，是算力對?shù)據(jù)進行深度加工與精煉后的模型化抽象。智能計算的一個核心特征就是用數(shù)值計算、數(shù)據(jù)分析、人工智能等算法，在算力池中加工海量數(shù)據(jù)件，得到智能模型，再嵌入到信息世界、物理世界的各個過程中。

　　首先，數(shù)據(jù)已成為國家戰(zhàn)略信息資源。

　　我國政府已經(jīng)前瞻性地提前布局了新型基礎(chǔ)設(shè)施，在世界各國競爭中搶占了先機。數(shù)據(jù)具有資源要素與價值加工兩重屬性，數(shù)據(jù)的資源要素屬性包括生產(chǎn)、獲取、傳輸、匯聚、流通、交易、權(quán)屬、資產(chǎn)、安全等各個環(huán)節(jié)，我國應(yīng)繼續(xù)加大力度建設(shè)國家數(shù)據(jù)樞紐與數(shù)據(jù)流通基礎(chǔ)設(shè)施。

　　其次，AI大模型就是數(shù)據(jù)空間的一類算法基礎(chǔ)設(shè)施。

　　以通用大模型為基座，構(gòu)建大模型研發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，支撐廣大企業(yè)研發(fā)領(lǐng)域?qū)Ｓ么竽Ｐ停?wù)于機器人、無人駕駛、可穿戴設(shè)備、智能家居、智能安防等行業(yè)，覆蓋長尾應(yīng)用。

　　最后，全國一體化算力網(wǎng)建設(shè)在推動算力的基礎(chǔ)設(shè)施化上發(fā)揮了先導(dǎo)作用。

　　算力基礎(chǔ)設(shè)施化的中國方案，應(yīng)在大幅度降低算力使用成本和使用門檻的同時，為最廣范圍覆蓋人群提供高通量、高品質(zhì)的智能服務(wù)。算力基礎(chǔ)設(shè)施的中國方案需要具備“兩低一高”，即在供給側(cè)，大幅度降低算力器件、算力設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)獲取、算法模型調(diào)用、電力消耗、運營維護、開發(fā)部署的總成本，讓廣大中小企業(yè)都消費得起高品質(zhì)的算力服務(wù)，有積極性開發(fā)算力網(wǎng)應(yīng)用;在消費側(cè)，大幅度降低廣大用戶的算力使用門檻，面向大眾的公共服務(wù)必須做到易獲取、易使用，像水電一樣即開即用，像編寫網(wǎng)頁一樣輕松定制算力服務(wù)，開發(fā)算力網(wǎng)應(yīng)用。在服務(wù)效率側(cè)，中國的算力服務(wù)要實現(xiàn)低熵高通量，其中高通量是指在實現(xiàn)高并發(fā)⑧度服務(wù)的同時，端到端服務(wù)的響應(yīng)時間可滿足率高;低熵是指在高并發(fā)負載中出現(xiàn)資源無序競爭的情況下，保障系統(tǒng)通量不急劇下降。保障“算得多”對中國尤其重要。

　　選擇三：AI+著重賦能虛擬經(jīng)濟，還是發(fā)力實體經(jīng)濟?

　　“AI+”的成效是人工智能價值的試金石。次貸危機后，美國制造業(yè)增加值占GDP的比重從1950年的28%降低為2021年的11%，美國制造業(yè)在全行業(yè)就業(yè)人數(shù)占比從1979年的35%降低為2022年的8%，可見美國更傾向于回報率更高的虛擬經(jīng)濟，輕視投資成本高且經(jīng)濟回報率低的實體經(jīng)濟。中國傾向于實體經(jīng)濟與虛擬經(jīng)濟同步發(fā)展，更加重視發(fā)展裝備制造、新能源汽車、光伏發(fā)電、鋰電池、高鐵、5G等實體經(jīng)濟。

　　相應(yīng)地美國AI主要應(yīng)用于虛擬經(jīng)濟和IT基礎(chǔ)工具，AI技術(shù)也是“脫實向虛”，自2007年以來硅谷不斷炒作虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)、元宇宙、區(qū)塊鏈、Web3.0、深度學習、AI大模型等，是這個趨勢的反映。

　　我國的優(yōu)勢在實體經(jīng)濟，制造業(yè)全球產(chǎn)業(yè)門類最齊全，體系最完整，特點是場景多、私有數(shù)據(jù)多。我國應(yīng)精選若干行業(yè)加大投入，形成可低門檻全行業(yè)推廣的范式，如選擇裝備制造業(yè)作為延續(xù)優(yōu)勢代表性行業(yè)，選擇醫(yī)藥業(yè)作為快速縮短差距的代表性行業(yè)。賦能實體經(jīng)濟的技術(shù)難點是AI算法與物理機理的融合。

　　人工智能技術(shù)成功的關(guān)鍵是能否讓一個行業(yè)或一個產(chǎn)品的成本大幅下降，從而將用戶數(shù)與產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大10倍，產(chǎn)生類似于蒸汽機對于紡織業(yè)，智能手機對于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)的變革效果。

　　我國應(yīng)走出適合自己的人工智能賦能實體經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展道路。

　　主講人系中國工程院院士，中國科學院計算技術(shù)研究所研究員、學術(shù)委員會主任

　　注釋：

　?、倌Ｊ阶R別是指用計算的方法根據(jù)樣本的特征將樣本劃分到一定的類別中去，是通過計算機用數(shù)學方法來研究模式的自動處理和判讀，把環(huán)境與客體統(tǒng)稱為“模式”。以圖像處理與計算機視覺、語音語言信息處理、腦網(wǎng)絡(luò)組、類腦智能等為主要研究方向。

　?、赥oken可翻譯為詞元，指自然語言處理過程中用來表示單詞或短語的符號。token可以是單個字符,也可以是多個字符組成的序列。

　　③通用人工智能是指擁有與人類相當甚至超過人類智能的人工智能類型。通用人工智能不僅能像人類一樣進行感知、理解、學習和推理等基礎(chǔ)思維能力，還能在不同領(lǐng)域靈活應(yīng)用、快速學習和創(chuàng)造性思考。通用人工智能的研究目標是尋求統(tǒng)一的理論框架來解釋各種智能現(xiàn)象。

　?、苄酒圃旃に囍钢圃霤PU或GPU的制程，即晶體管門電路的尺寸，單位為納米，目前國際上實現(xiàn)量產(chǎn)的最先進工藝以臺積電的3nm為代表。更先進的制造工藝可以使CPU與GPU內(nèi)部集成更多的晶體管，使處理器具有更多的功能以及更高的性能，面積更小，成本更低等。

　?、軨UDA是英偉達公司設(shè)計研發(fā)一種并行計算平臺和編程模型，包含了CUDA指令集架構(gòu)以及GPU內(nèi)部的并行計算引擎。開發(fā)人員可以使用C語言來為CUDA架構(gòu)編寫程序，所編寫出的程序可以在支持CUDA的處理器上以超高性能運行。

　?、轗ISC-V(發(fā)音為“risk-five”)是一個由美國加州大學伯克利分校發(fā)起的開放通用指令集架構(gòu)，相比于其他付費指令集，RISC-V允許任何人免費地使用RISC-V指令集設(shè)計、制造和銷售芯片和軟件。

　?、唛L尾效應(yīng)是指那些原來不受到重視的銷量小但種類多的產(chǎn)品或服務(wù)由于總量巨大，累積起來的總收益超過主流產(chǎn)品的現(xiàn)象。在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，長尾效應(yīng)尤為顯著。

　?、喔卟l(fā)通常指通過設(shè)計保證系統(tǒng)能夠同時并行處理很多請求。

　　來源：中國人大網(wǎng)