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2023年3月16日，人民郵電報發(fā)表北京交通大學(xué)信息管理理論與技術(shù)國際研究中心（ICIR）自媒體平臺——交大評論特約文章，題為《筑牢人工智能三大基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，迎接全球第四次科技革命浪潮》。
以下為刊登在人民郵電報上的評論文章全文（轉(zhuǎn)載自人民郵電報）。
筑牢人工智能三大基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，迎接全球第四次科技革命浪潮
加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，是實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的迫切要求，是建設(shè)世界科技強(qiáng)國的必由之路。北京交通大學(xué)信息管理理論與技術(shù)國際研究中心（ICIR）研究認(rèn)為，目前我們正處于新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要換檔期，從源頭和底層解決關(guān)鍵技術(shù)問題，成為我們應(yīng)對國際科技競爭、推動構(gòu)建新發(fā)展格局、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的迫切需要。縱觀近300年來工業(yè)發(fā)展歷史，人類社會已經(jīng)歷了蒸汽化、電氣化、信息化三次重大科技革命，大大提高了人的體力效率，極大地解放了生產(chǎn)力，現(xiàn)在正處于以提高人的腦力效率為目標(biāo)、以生成式人工智能為牽引的第四次工業(yè)革命時期，我們要筑牢生成式人工智能堅實地基，在第四次科技革命浪潮中實現(xiàn)高水平自立自強(qiáng)。
第一次科技革命—機(jī)械化。第一次科技革命發(fā)端于18世紀(jì)后期的英國，以蒸汽機(jī)的發(fā)明和在廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，生產(chǎn)工具發(fā)生了由手工形態(tài)向機(jī)器形態(tài)的質(zhì)變，使人們從繁重的體力勞動中解放出來，人類社會開始走向機(jī)械化時代。
第二次科技革命—電氣化。第二次科技革命發(fā)端于19世紀(jì)的德國和美國，以電動機(jī)、發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明并在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，加速促進(jìn)了汽車和飛機(jī)等新型交通工具的誕生，人類社會進(jìn)入電氣化時代。
第三次科技革命—信息化。第三次科技革命發(fā)端于20世紀(jì)的美國，電子技術(shù)、微電子技術(shù)、原子能技術(shù)、信息技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體晶體管、集成電路、激光、光纖、電磁波等技術(shù)產(chǎn)品快速迭代，各行各業(yè)的信息化應(yīng)用不斷深化，人類社會進(jìn)入信息化時代。
第四次科技革命—智能化。隨著ChatGPT的出現(xiàn)，意味著一種可以逐步“解放大腦”的智能型生產(chǎn)工具已經(jīng)出現(xiàn)，將有助于將人類從過去繁重的體力勞動和重復(fù)性的腦力勞動中解放出來，以ChatGPT為代表的生成式人工智能將引領(lǐng)人類社會第四次科技革命，成為推動社會發(fā)展的新引擎。
生成式人工智能架構(gòu)由算力層、平臺層、算法層和應(yīng)用層四層架構(gòu)組成。其中，算力層主要指人工智能芯片，平臺層主要包括數(shù)據(jù)平臺和訓(xùn)練平臺等，算法層主要包括自然語言處理（NLP）、計算機(jī)視覺（CV）、音視頻、多模態(tài)等各種大模型和算法，應(yīng)用層則是面向各種應(yīng)用場景的人工智能專業(yè)服務(wù)，如智能客服、聊天機(jī)器人、數(shù)字人、AI作畫、搜索引擎等。我國人工智能產(chǎn)業(yè)除在應(yīng)用層有一定的差異化競爭優(yōu)勢外，在算力層、平臺層和算法層等方面，都存在受制于人的“卡脖子”風(fēng)險。
人工智能芯片是一種專門處理人工智能計算、應(yīng)用等任務(wù)的芯片，主要包括GPU、FPGA 、ASIC等不同形態(tài)。人工智能模型訓(xùn)練對算力的需求巨大，曾在2016擊敗圍棋九段高手李世石的“阿爾法狗”用了1202個CPU、176個GPU，約有800多萬核并行計算。而目前爆火的ChatGPT模型訓(xùn)練算力至少需要上萬顆英偉達(dá) GPU A100。
英偉達(dá)是全球人工智能芯片GPU的領(lǐng)導(dǎo)廠商，其產(chǎn)品占全球GPU市場份額高達(dá)70%，獨立顯卡領(lǐng)域市場份額更是高達(dá)86%。英偉達(dá)的GPUA100、 H100，以及Thor自動駕駛芯片等，均處于全球絕對領(lǐng)先地位。而我國龍芯、景嘉微、華為海思、摩爾線程、璧仞科技、天數(shù)智芯等國產(chǎn)公司的人工智能芯片還落后很多，如景嘉微JM9231浮點性能只有8TFLOPS，是英偉達(dá)2000TFLOPS的Thor自動駕駛芯片的1/250。此外，我國人工智能芯片在EDA設(shè)計工具、光刻膠等半導(dǎo)體材料、光刻機(jī)等半導(dǎo)體設(shè)備，以及先進(jìn)制程芯片加工制造等方面，受到的制約更多。
龐大的大數(shù)據(jù)樣本和卓越的算力平臺基礎(chǔ)設(shè)施也是人工智能大模型訓(xùn)練的基礎(chǔ)。OpenAI直到2019年微軟介入后，才開始全力利用微軟的大數(shù)據(jù)和大算力Aruze云平臺訓(xùn)練大模型。在大數(shù)據(jù)方面，GPT-2用于訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集共有約40G、800萬篇源自Reddit上高贊的文章；GPT-3模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集超過45TB；而 ChatGPT的編程能力源自微軟收購的 Github開源社區(qū)。在大算力方面，GPT-3.5微軟高帶寬集群Azure AI超算基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行訓(xùn)練，總算力達(dá)3640PF-days，即每秒一千萬億次計算，運行3640天。
微軟Azure和谷歌GCP等云平臺具有數(shù)據(jù)量大質(zhì)高、算力穩(wěn)定強(qiáng)大的共同特點，成為全球生成式人工智能訓(xùn)練的主要平臺，如OpenAI、Meta、Hugging Face等世界領(lǐng)先的人工智能公司都選擇微軟Azure開展模型訓(xùn)練。我國的阿里云、騰訊云、華為云等在數(shù)據(jù)的覆蓋面和數(shù)據(jù)質(zhì)量方面差距較大，天翼云、移動云、聯(lián)通云等運營商云在算力技術(shù)方面差距較大。適合于大模型訓(xùn)練的云平臺也成為制約我國人工智能發(fā)展的主要瓶頸。
人工智能算法包括基礎(chǔ)算法和應(yīng)用算法兩種類型。目前幾乎全部的基礎(chǔ)算法模型都由斯坦福、哈佛、OpenAI、Meta、Hugging Face等美國機(jī)構(gòu)提出，應(yīng)用算法則幾乎完全開源，并且美國各大公司是人工智能開源代碼的主要貢獻(xiàn)者，對開源社區(qū)有絕對控制權(quán)。
我國人工智能產(chǎn)業(yè)幾乎完全依靠全球開源代碼和算法發(fā)展起來，缺乏自己的底層代碼和核心算法等做支撐，存在兩方面的突出問題：一是專業(yè)性和針對性不夠。由于訓(xùn)練框架固定、算法限制，很難達(dá)到用戶期望的結(jié)果，而且難以修改、完善、優(yōu)化算法；二是不掌握核心算法，被“卡脖子”的風(fēng)險很大。開源代碼已不再具有中立性，已經(jīng)成為國與國競爭的經(jīng)濟(jì)武器，沒有自已的底層核心算法，人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是不安全的。
先進(jìn)的人工智能芯片是生成式人工智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，也是美國限制我國高科技發(fā)展的重點領(lǐng)域。我們要拋棄一切幻想，充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，充分調(diào)動國內(nèi)外、全社會一切資源，充分利用財政、稅收、人才、資金、市場等所有手段，充分發(fā)揚“兩彈一星”精神、航天精神、新時代北斗精神，聚焦關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)人工智能芯片的突破，為我國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。
我國現(xiàn)有云平臺性能、質(zhì)量和服務(wù)水平距離人工智能大模型訓(xùn)練還有很大差距。一方面，國家有關(guān)部門要加大引導(dǎo)不同類型云平臺企業(yè)的重組力度，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)；另一方面，要鼓勵政企用戶多使用公有云，在大量用戶使用基礎(chǔ)上，提升云平臺的服務(wù)能力和水平。
我國人工智能產(chǎn)業(yè)界應(yīng)更加重視對基礎(chǔ)算法的研究。一是重新組建的科技部應(yīng)將基礎(chǔ)算法研究列為其重大突破方向，加大研究支持力度；二是工信部、農(nóng)業(yè)部、國家發(fā)改委等部門應(yīng)制定針對性的專門政策，開展人工智能項目研究時必須吸收一定比例的數(shù)學(xué)家加入；三是更多的數(shù)學(xué)家要主動積極投身人工智能研究中，將邏輯、思維等新的數(shù)學(xué)技術(shù)融入算法模型。
“交大評論”公眾號由北京交通大學(xué)信息管理理論與技術(shù)國際研究中心（ICIR）主辦。全面關(guān)注全球政治、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展熱點問題，重點聚焦以網(wǎng)信產(chǎn)業(yè)為核心的全球戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)，每周一期，周日定期更新。
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