图灵奖得主、中国科学院院士姚期智:建立基础科学和产业应用的桥梁

宋鑫@36氪陕西 · 2019-10-30
2019年硬科技大会上,图灵奖得主、中国科学院院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智作了题为《人工智能的硬科技》演讲。

姚期智长期从事计算理论及其在密码学和量子计算中的应用,积极从事人工智能与金融科技的创新理论及实践,在2000年姚院士获得图灵奖,也是迄今唯一获此殊荣的华裔科学家。现担任中国科学院院士、美国国家科学院、美国人文科学院外籍院士,清华大学交叉信息研究院院长。

姚期智表示,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?

他认为,应当通过设立应用型的研究院或者交叉信息研究院,推动基础研究经过一个转化过程变成一个新产业,也就是把科学成果最终实现产业化。大学或者应用型研究院不仅仅要做基础研究,还有一个非常重要的努力方向是建立技术标准。

此外,姚期智认为金融科技人才培养是中国现阶段非常需要做的一个事情。

以下为姚期智演讲全文:

尊敬的各位领导、各位嘉宾,大家早上好!

当今世界正在快速的进入智能时代,包括中国在内,全世界都非常注重推动原始性的创新,在这样的背景下,现代的一流大学所扮演的角色能是什么样子,和一个传统的大学所扮演的角色有没有不一样?

做一个假设性的想象,斯坦福大学在当地政府的支持之下,设立了一个应用型的研究院,它带来的效果一定是非常巨大的。

西安是中国的五大科技中心之一,拥有大量一流的科教资源,近年来西安政府和陕西政府也在积极的推动科技创新,想要推动和建立高科技的研究院,所以西安拥有非常良好的大学和地方合作的基础。

去年,清华大学在西安市成立一个应用型的研究院,这里有一些经验和一些成果想与大家分享。

清华大学的这个单位叫做交叉信息研究院,成立与十年前,采用最先进的、国际的、一流大学的系统,积极引进各种人才,聚焦于计算机科学和其他领域交叉互动之下产生的基础研究和应用研究。

经过10年的建设,现在已经变成一个实力雄厚的现代学术研究机构。去年清华大学和西安签订了一个协议,也注册了一个应用的研究院,在今年5月,研究院正式落地,进驻西安。

半年来,我们可以回首最初的问题,一个现代的、高科技的大学在产业发展、积极和地方社会、政府合作能够所发挥出来的作用。

在西安,我们叫它交叉核心院,这个交叉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。

基本有两点:

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、怎么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。

我们大家都知道基础建设的桥梁、公路是非常重要的,同理核心院对推动产业、商业也有极大地影响,以这个方式来想象一个当代的大学,经过适当的顶层设计,在地方政府、地方社会团体、地方教育机构的一同支持、一同协作之下会产生积极的效果。

希望在以后的几年这种效果能够变得更加明显。简单总结半年来的成果和经验。

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。这是我们今天要谈到的最主要的一点。

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,我们大家都知道深度学习、神经网络,在过去十年中,对整个的科学界、产业界产生了非常大的影响。

基本上神经网络就是一种特定的一种算法,基于这种算法,就能够做很多事情,比如说人脸识别等等;神经网络的一个特别值得注意的方向就是需要用非常非常多的数据和非常非常大的计算能力,但在一些科学和商业的竞争中,很多人没有这个计算能力,也没有这么多的计算数据。

没有足够大的计算能力,不能快速得到你所想要的结果,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。怎么把神经网络做的更快,让它的精确度更高,这个是一个大家在科学进程里面的一个真正的创新高地。

当然要让它做的更快,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。

所以怎么样在技术上从最基础的算法的研究,然后经过优化,经过工程化,最后变成一个芯片的设计,这条路是一个非常重要的一个道路,在西安我们这里也有非常好的机构在从事这方面的研究。

所以我们做的第一件事情就是成立了这样一个中心,怎么样能够把基础研究,在大学里面所做的能够在这里工程化。

这个图表显示出精确度和计算的能力,和这些速度,对于资源的要求,越来越大。所以现在有一个非常有系统的加速的方法,如果设立了某一种神经网络的算法,能够有系统的把它加速起来,基本是同一类的算法,但是你能加速起来,仍然不失掉你的精确度,才是大家最希望的一个结果。

之前也有很多论文在人工智能最高级的会议里面提出来,我们就是从原始创新,设计这些算法,然后设计出一种特别的能够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,那么你怎么样能够在这里随机采取其中一部分的通道,这样你的这个算法,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。

第一部分就是怎么样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,那么第二点就是怎么样的根据这些算法,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,并且非常有效,这个实验的结果,是它能够把普通的算法加速两倍到四倍。但是它和普通人大家想的不一样,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的改进,所以这是一种大家所期望的,最理想的情况。

这个算法是相当复杂的,我们现在大家看到的,这个算法的场景,是一个自动驾驶的场景,对于计算的精确度,还有计算的量要求非常高,必须老老实实按照怎么样设计这个算法,一步一步做,看到什么东西,你要能发现它,把它能够找出这里面的物品边界是什么东西,你要怎么样的能够让这个算法能够具有鲁棒的性质,因为我们知道你驾车的时候如果下雪下雨,路上突然出现一些情况,必须有鲁棒的性质,这样才放心的让自动驾驶前进。做好以后,还要把做出来的人工智能的模型进行压缩,用快速的方法让它变得比较小。

在硬件上,芯片上有一套非常成熟的,怎么设计到芯片上,现在已经做好MUSE-V1,已经做好了,8月份的时候已经送出去流片,下个月这些芯片会回来,到时候我们检测,和以前大家期望的结果是否能达到那种效果。我们不但有了第一个,已经进入流片流程,第二个已经设计好了。非常期望它的效果和我们期望的是一样。

短短数个月,马教授的队伍,已经和西安的一些硬件公司,比如华为进行了接触联系,对方也表示出较大的兴趣,我们非常期待这个工作日后的发展。

这条路其实是相当漫长的,因为一个芯片技术的路程,即使你已经有了算法,怎么设计到芯片上,最后变成大规模商家采用,这个有一套程序。从最开始在大学里面的研究,然后怎么样的聚集工程团队,然后怎么样的符合这些商业,取得商业上的IP,怎么样符合商业的标准,到最后能够大规模的产业化,这个中间有很多个关键的步骤。

科学研究这一部分,大多数是马凯森教授在清华大学交叉研究院里的团队,来从事这个科学的研究,西安的交叉核心院,他在这里也已经招募了数十位常驻的成员,来从事工程的转化。

期望在以后随着时间增加,他的芯片的中心会招募更多的一些工程师或者是科学家,那么能够一步一步的走向商业的转化,将来也希望能够孵化出一些公司。

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。

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、密码加密等等的一个安全方法,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讯科技一样,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。

我们必须要考虑中国的国情,所以这个标准对于金融科技就特别重要。林教授在学术上还有在国外的金融管理上都有很丰富的经验,他根据这些情况,在建立技术标准上做出了很大的进步,我想我们不久将来可以看到他在这方面对于西安陕西甚至国家所能做出的贡献。

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等。

第二个例子就是,前进式研究,可信的人工智能。人工智能现在有一个大的缺点,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。

我的时间差不多了,我很快讲几个孵化的产业。

第一个是怎么样让人工智能,让各种软件增加可信度,杨子江教授是非常出色的软件的专家,创办深信科创这家公司,这些就是这个公司做的一些事情。

第二个是新石器无人车,关于无人驾驶的,是卢博实和李想做的公司。

最后谈一下人才培养,我们基本上已经和西安地区其中五个高校签订了五校联盟,人才培养是我们下阶段着重推进的一个事情,包括重点的联合申请,科研的项目。可以学子们更多在实验室学习的机会,帮助他们增加实习,参与各类科研活动。

谢谢大家。

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