加拿大國家工程院院士、復旦大學教授宋梁:新時代下的人工智能新基建

2020年10月16日,由江蘇省吳中高新區黨工委、管委會主辦,中科院蘇州納米所國家雙創吳中示範基地、蘇州大學國家大學科技園吳中分園、蘇州武珞科技園發展有限公司協辦,北京億歐網盟科技有限公司承辦的2020吳中高新區人工智能產業峯會在蘇州吳中區成功召開。

 作為2020蘇州吳中·太湖經貿合作洽談會系列活動之一,本次峯會以“科技賦能·AI創未來”為主題,邀請政府領導、院士專家、企業家、科技創業領袖等嘉賓齊聚吳中,共同探討科技產業創新與行業未來趨勢。

 會上,加拿大國家工程院院士、復旦大學教授宋梁發表了題為《新基建賦能SHCity演進》的主題演講,並發表他對於下一代人工智能領域發展的詳細見解。

 

以下為宋梁院士演講實錄,由億歐精編整理:

宋梁:各位嘉賓大家上午好。這次來到吳中給大家分享一下我們在下一代人工智能發展領域的一些見解。

 “新基建”這個詞從春節過後我們如雷貫耳,很多人在提這個概念。其實我們國家定義的新基建主要包括四個方面的內容:5G通訊基礎設施建設,大數據中心的計算基礎設施建設、能源基礎設施、智能充電樁。

 新基建本身並不是中國發明的。早在上世紀九十年代,當時美國政府做了新基建,在美國的各大州之間建立了一條高速的光纖網絡,他們當時沒有5G,只能建光纖網絡。這個事情做了之後,就有了我們的互聯網革命。 

中國提出新基建的理念,到底能為中國經濟帶來什麼?

 “SHCity”這個詞其實是我去年發明的,起因是我之前在加拿大多倫多大學當老師,去年回到我的母校復旦大學,並促成多倫多大學與復旦大學籤戰略協議,結合雙方的優勢共同做研發。我們説新一代人工智能的浪潮從“深度學習”開始,這個概念始於2010年,是由多倫多大學我們所在的課題組提出的,後來大家都在用深度學習這個技術。

 當時多倫多大學的專家主要來自人工智能領域和城市學院,復旦大學的專家主要來自工研院、醫學院、生命科學學院,所以我們共同為合作的項目起名“智能健康城市”。SHCity這個詞是我們去年向上海市提出的,上海市在崇明島、楊浦區做了一系列的示範,後面會做介紹。

 説到新時代,今年是2020年,從1990年開始到現在差不多30年的時間。我們還是要回顧一下這個行業過去的30年。1990年,個人電腦剛開始興起; 2000年,互聯網興起,基本上每個人都有了個人電腦,當時想要上網,首先要買一個“貓”,上網速率14.4KB/S;2010年,10年前移動互聯網剛剛興起,大多數人還沒有智能手機。過去30年通訊領域的發展給這個世界帶來了天翻地覆的變化。

 倒退30年,九十年代你看現在的生活,你會覺得我們大家在拍科幻大片,今天看10年後的生活可能也是在看科幻大片。

 不論是通信還是計算,它的基礎技術能力在過去的30年是一個指數性的提高,並且並沒有任何放慢的趨勢,未來10年你可以想象會有一項新的技術、新的應用、新的產業完全顛覆目前大家的認知。 

這是我們的背景,計算與通訊網絡的結合形成了一種更實時、更智能的用户體驗。什麼叫“更實時”?也就是説智能化的應用跟用户的交互更快,最典型的像無人駕駛,傳統的移動互聯網,或者現在比較時髦的直播平台,它其實對於實時的要求並不太高。但是像無人駕駛其實比較看重這一點,因為不實時的話車就撞牆了。更實時的是人工智能的算法在未來可以不斷地適應每個場景的細分領域數據,能夠實時迭代,它能夠不斷地適應用户,而不是讓用户適應智能設備。現在買一個智能設備可能你要適應它,未來是智能的汽車、終端去適應人的需求,所以這是兩個趨勢。 

在未來的十年裏,人工智能和5G相結合給大家帶來什麼樣的新變化、新產業、新機會?

  從網絡上來説,未來通過5G和5G+的網絡,把所有的智能終端聯繫得更緊密,其中包括人的終端,包括你的智能手機、可穿戴設備、智能汽車、傳感器、軌道交通、智能機器人,智能終端包含處理器、存儲器,而且可以聯網。傳統的就是智能網聯,你有一個智能設備連載到網上叫智能網聯設備。當所有的終端都連在一起的時候它就不是智能網聯了,它變成一個智聯網絡。每個智能終端不是一個個體,而是一個整體,所有的終端連在一起變成一個龐大無比的、覆蓋整個城市的網絡化機器人。它給城市的每一個用户、政府、消費者提供更好的服務,其實互聯網已經有這個趨勢了,只是説互聯網跟我們未來的智能設備相結合之後,它把線上跟線下融為一體了,而不是傳統的線上到線下,所以線上就是線下。從技術上來講,AI就是網絡,網絡也是AI。我們在學術界提了一個新的方向,是通訊跟計算交叉的領域,叫Networking  Systems  of  AI(NSAI),給政府、給企業提供更好的服務。 

未來十年會有哪些技術產生,會對這個行業起到什麼關鍵性的推動作用?

 我們國家一直在説商業模式的創新,其實商業模式的創新是需要的,但是它有天花板,這個天花板其實是靠原始技術的突破來實現的。我們剛剛説到移動通信系統是每10年會迭代,所以2020到2030年是由5G到5G+,是要把5G的三大領域,EMBB、mMTC、URLLC,讓所有異構終端能夠連在一起,為用户提供複雜的服務。在通信領域是一個從5G過渡到未來6G網絡的時代。

在網絡上,我們講現在5G的商業模式,目前還是以運營商賣帶寬為主,我們認為這個模式不是一個可持續發展的模式,未來運營商只需要去賣智能化服務,智能化服務的基礎就是要私人定製網絡。也就是説需要給每一項應用去定製一個私有網絡,保證用户體驗或者服務質量。比如説智能交通、無人駕駛,如果你不去保證用户的延遲和傳輸的可靠性的話,他就會撞車。所以當互聯網滲透到每一個角落的時候,你必須要通過這種很強的用户體驗去保證安全性。

在此之上,需要通用的智能服務平台結合未來的智能終端,終端很重要。因為從2000年到2010年這個階段為什麼沒有移動互聯網,不是因為我們做了什麼事,而是因為智能手機的出現完成了從3G到4G的過渡,我們認為在4G到5G、5G到6G這個階段也需要一個設備,完全顛覆人類認知,讓人有新的用户體驗,導致大家以後都不用智能手機了。這件事我個人認為必然會發生,什麼時候發生、由誰來做不一定,我們希望這個事由我們蘇州的企業來做。 

所以趨勢上來看,從人工智能過渡到新的人工智能,到未來泛在的跟人相結合的生態系統,這個是未來的趨勢。 

三項關鍵技術幫助我們處理機器與人類的關係

當所有的終端都連在一起的時候形成了一個智能社會,機器人跟智能社會之間,我們認為是共生的關係,其實我們做了很多新的研究,發現機器人的存在只是把人的工作效率放大了很多倍,就像現在各種新的移動互聯網、微信等等,它不是讓你偷懶了,而是讓你更忙了。怎麼樣去處理好機器跟人的關係,這是我們做分佈式人工智能和未來智能社會需要研究的問題。我認為有三項關鍵的技術。

第一項是通信領域技術。5G網絡定義了三個大的應用切片,EMBB、URLLC、EMTC,5G本身還不支撐這三個切片的混合運算,你不可能同時支撐高速互聯和海量互聯,如果需要這麼做的話就需要新的風口。同時,私人定製軟件配置的無線網絡可用於支撐未來的智能服務。 

第二項是智能芯片。現在的芯片產業很熱門,不論是主板還是科創板的芯片公司估值都很高。原因在於大家覺得芯片很重要,傳統的芯片架構不適應人工智能的算法。現在比較熱門的研究領域叫“存算一體”,因為傳統的芯片設計按照計算機的馮.諾伊曼架構,是把計算單元和存儲單元分開設計的。但人的大腦它的計算、存儲是一個整體的並行計算,人工智能從圖靈測試開始就一直在説我們要建一台計算機,這個計算機跟人是一樣的。所以從最開始人們一直在想我要造一台跟人一樣的機器,這個事目前還沒有實現,但還是取得了一些進展。沒有實現是因為人腦比較複雜,第一我們不知道怎麼去運行它,第二它的能耗太高。 

在這種情況下,就需要一些新的芯片架構,怎麼樣把人工智能設計的芯片能效提高。我們先提出了“存算感通一體”,通過多元異構的智能流脱鋪結構,來設計新的架構及編譯方法,通過三維異構的方法做新型芯片。我覺得這是解決目前芯片“卡脖子”現狀的一個彎道超車的方法,也是未來十年在終端和芯片領域能夠大幅提升終端能效的一個必由之路。目前我們跟蘇州市產研院、華為海思和復旦大學的微電子學院正在進行相關研究。

第三項是軟件。目前的人工智能方法它是基於大數據的方法。以深度學習為代表的方法是不依賴於特殊的算法,也不依賴特殊的結構,而是通過大量的數據去訓練結構,讓它能夠適應不同的應用。比如説視覺識別、自然語言處理、語音處理等等,只要有足夠多的數據就可以把這個方法訓練到類似於最優的結果。很多時候整理數據需要耗費大量的人力物力,設計它的數據集並做標註,這個事其實把人工智能變成了“人工”的“智能”。我們去年和圖靈獎的幾個教授認為不能依賴於人工標註,而是做無監督學習,具體做法就是把它跟網絡相結合。人和人工智能的區別在於人工智能在綜合能力上、在處理能力上,遠遠不及人類。但是人工智能是個機器,它在溝通、交流、通訊能力上遠遠超過人類,因為有了5G這個新的技術存在。 

未來人工智能的升級就是把傳統的基於大數據的人工智能,升級到自我進化、自我升級的人工智能。 

我們認為未來10年從我們現在的移動互聯網時代過渡到新一代互聯網,需要攻克的幾項技術,我再簡單地介紹一些典型應用場景。從今年開始5G商用之後,5G的創新應用成為熱點,在這個領域很多企業、公司都做了大量工作,包括幾大運營商如華為、中興等。 

去年我們多倫多大學和復旦大學的專家提出了“SHCity”這個概念之後,我們與上海市政府在崇明島佈設了近2000個5G基站,做了16項示範應用。其中,城市微場景的應用我覺得是最重要的,因為它是智慧城市的微縮版。其實大城市是由多個微場景組成的,比如交通樞紐、園區、社區、商場和商圈,怎麼樣把這個微場景做智能化,我們已經做了嘗試也取得了一些初步的效果。在這個場景裏去佈設一些5G的智能終端,這個終端本身可以以大數據的方式採集環境中所有的數據,比如環境、人流、車流、停車、街景,這些數據本身通過前端的邊緣計算網絡能夠實時的生成場景的數字孿生。數字孿生其實就在線上建一個跟線下一模一樣同步實時網絡,讓這個線上的人可以體驗沉入式的感覺,讓線上線下的用户可以做互動。 

因為中國社會步入老齡化,所以健康對大家都很重要。未來10年在大健康領域會發生的一件事,是將醫院和社區進行連接,讓小醫院變成大醫院,不是説生了病再去領個號排隊,而是醫院能夠主動找你。因為人工智能不是把醫生換掉了,而是讓醫生更忙了。在你還沒有生病之前就先讓他能夠感到你可能會生病,讓醫生去找你,這樣的話就更少人會住院了。

在教育領域,因為今年中小學、大學都在上網課,很多人反映效果不好,因為老師看不到,跟學生的交流也有問題。現在的着力點是用VR技術來做智慧教育:第一個層面,讓遠程的溝通和教育更有體驗感;第二個層面,是利用AI做定製化教育。通過AI技術給每一個學生定製一個教育方案,通過AI網絡跟人相結合,能夠擴大老師的覆蓋範圍,95%以上的事讓AI去解決,這個時候才能給每個學生都做一個定製化的精準的教育方案。

5G的創新應用最開始落地的場景大多認為是垂直行業應用,包括了工業、農業、傳統工廠的轉型。第一,智能製造不是把人換掉,這第一點跟醫療一樣,而是把工人的效率提高了;第二,在工廠裏裝傳感器,打造無人化、智能化工廠並不是智能智造的核心,核心在於把這個從消費者、到工廠、到定製化生產、到交付、到物流、到結算、到原材料採購等一系列環節打通,做定製化生產。這個事我們也做了一些實踐,復旦大學從2018年開始在江西贛州為江南的一個傢俱產業制定了方案,採用定製化和網絡化的方式,通過互聯網的技術讓它能夠實現定製化生產。但把這個方案給傢俱廠做定製化生產,目前還沒有完全解決。智能製造裏面有個詞叫“柔性製造”,在該領域最理想的是設計給到工廠之後,工廠自動做無人化生產或者完成了自動生產、把這個傢俱進行定製化生產、自動配送到用户端完成閉環。 

在農技方面,我們也做了一些工作。最大的原因在於目前的00後不願意種地了,所以我們開發了一套軟件,讓00後可以通過玩手機的方式去開拖拉機。這個事也挺有意思的,去年在崇明島做了試點。 

面向城市的管理服務,就智能網絡、一箇中心、多個模塊去管理城市,這個理念其實我個人是提了有五六年了。我們説要服務於政府,服務於民生。今年開始上海市政府提出了“一網通辦、一網統管”,我們專家提的很多建議被政府採納,我感到很開心。這個服務是一個在線服務,通過人工智能和人相結合的方式來管理。 

到2030年,我們認為這個世界必然會煥然一新,就像當初誕生了BAT、抖音、美團等公司一樣,會誕生很多新的公司。我也希望我們長三角區域能夠再次抓住機會,並且這個事目前只有中國能做,因為只有中國在做新基建。美國目前沒有做這個事情,它現在也做不了。這個可能是我們的華麗轉身,未來也將成為超越歐美的機會。謝謝大家!

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