前幾個月,谷歌對自己的AlphaGo Zero可謂是進(jìn)行了大肆的炒作和宣傳器贩,其中描寫了這一版本的AlphaGo Zero與前一版本的AlphaGo在算法上的進(jìn)步與區(qū)別,AlphaGo Zero利用近似周伯通的左右互搏術(shù)一樣的方法朋截,(自己與自己對戰(zhàn))在硬件設(shè)施與所對弈局?jǐn)?shù)都沒有上一代有優(yōu)勢的情況下蛹稍,成功的打敗了AlphaGo。
但是盡管各大企業(yè)都為了更高層次的算法不斷的競爭人才质和,但種種跡象又再次表明稳摄,未來人工智能必將更加依賴與硬件條件,也就是說——硅和電子行業(yè)硬件又回來了饲宿!
摩爾定律:扁平化
首先厦酬,一個快速的歷史旅程:1958年,第一個集成電路包含了2個晶體管瘫想,體積相當(dāng)大仗阅,覆蓋一平方厘米。到1971年国夜,“摩爾定律”在集成芯片性能的指數(shù)級增長中變得明顯减噪;2300個晶體管在同一表面上,與以前一樣。到2014年筹裕,IBMP8處理器擁有多達(dá)42億個晶體管和16個核心醋闭,所有這些覆蓋在650平方毫米。在給定的硅片上朝卒,你能裝多少個晶體管是有一個自然的限制的证逻,而且我們很快就會達(dá)到這個極限。
此外抗斤,機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用囚企,尤其是在模式識別(如理解語音、圖像等方面)需要大量的并行處理瑞眼。當(dāng)谷歌宣布其算法能夠識別貓的圖像時龙宏,他們沒有提到的是,它的軟件需要16000個處理器才能運(yùn)行伤疙。如果你可以在云計(jì)算的服務(wù)器上運(yùn)行你的算法银酗,這不是什么大問題,但如果你必須在一個移動設(shè)備上運(yùn)行這些算法呢掩浙?這正日益成為一個重要的行業(yè)需求花吟。在終端上運(yùn)行先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法給用戶帶來了巨大的優(yōu)勢,同時也解決了許多數(shù)據(jù)隱私問題厨姚。想象一下衅澈,如果Siri不需要做云計(jì)算,就能夠處理智能手機(jī)硬件上的所有數(shù)據(jù)和算法谬墙。但是今布,如果你發(fā)現(xiàn)智能手機(jī)在幾分鐘通話或玩Minecraft后變得太熱,你就等著用手機(jī)來讓Siri變得真正個性化拭抬。
解決:瓶頸問題
設(shè)備變熱的原因部默,以及我們當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)的主要問題,是所謂的“馮諾依曼瓶頸”:經(jīng)典的計(jì)算機(jī)架構(gòu)將數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)存儲分離開來造虎,這意味著數(shù)據(jù)需要在計(jì)算過程中從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方傅蹂。并行度通過分解計(jì)算和分布處理來解決部分問題,但你仍然需要在最后移動數(shù)據(jù)算凿,將所有的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換成期望的輸出份蝴。那么,如果有一種方法可以完全消除硬件瓶頸呢氓轰?如果處理和數(shù)據(jù)在同一個地方婚夫,無需移動,也不會產(chǎn)生熱量或消耗那么多的能量署鸡,那會怎樣呢?畢竟案糙,我們的大腦就是這樣工作的限嫌;我們沒有像計(jì)算機(jī)那樣處理數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)的獨(dú)立區(qū)域,所有的我們的大腦功能在人工智能研究中并不新鮮时捌,我們已經(jīng)在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)了怒医。我們通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法和并行處理來模擬神經(jīng)元的功能。但是匣椰,如果我們的計(jì)算機(jī)不像我們的大腦那樣運(yùn)行裆熙,那該怎么辦呢?自20世紀(jì)70年代以來禽笑,人們就已經(jīng)設(shè)想出這樣一種方式:將大腦功能映射到硬件上,換句話說蛤奥,就是用硬件直接“繪制”大腦的結(jié)構(gòu)佳镜。這種方法被稱為“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算”,目前終于開始走向商業(yè)化凡桥。英特爾和高通等公司最近宣布蟀伸,其將推出用于商業(yè)用途的神經(jīng)形態(tài)芯片
(neuromorphic chips)。
神經(jīng)形態(tài)芯片可以用于Al應(yīng)用的終端缅刽,這的確是一個非常令人興奮的消息啊掏。不過,它們也有可能將機(jī)器智能提升到一個全新的水平衰猛。通過使用電子硬件而不是軟件來發(fā)展機(jī)器認(rèn)知迟蜜,我們或許能夠?qū)崿F(xiàn)通用人智能的夢想,并創(chuàng)造出真正的智能系統(tǒng)啡省。
量子:計(jì)算大爆炸
但是娜睛,計(jì)算真正的大爆炸并非來自于神經(jīng)形態(tài)芯片(盡管有巨大的潛力,最終可能只會有小眾應(yīng)用)卦睹,而是來自于量子物理學(xué)的應(yīng)用畦戒。隨著對快速計(jì)算的需求增加,我們解決真正困難問題的雄心也在增加结序。
如果我們能計(jì)算出排列一系列分子的最佳方式來開發(fā)治療癌癥的方法呢障斋?這個問題實(shí)際上是針對減少所有癌癥的研究,目前是由試錯法進(jìn)行的徐鹤。經(jīng)典計(jì)算無法解決這樣的問題:在經(jīng)過幾次迭代之后垃环,參數(shù)的組合就會爆炸。量子計(jì)算有可能同時計(jì)算所有可能的組合凳干,并在幾秒鐘內(nèi)得出正確答案晴裹。有許多類似的優(yōu)化問題可以用量子計(jì)算解決。比如在復(fù)雜的業(yè)務(wù)中優(yōu)化資源配置救赐,或者在經(jīng)濟(jì)中做出能夠支持最佳策略的預(yù)測涧团,或者在密碼學(xué)中分解數(shù)字只磷。量子計(jì)算機(jī)正在快速發(fā)展:我們現(xiàn)在處于50量子位的水平。讓我們把這個數(shù)字寫進(jìn)預(yù)先考慮的范圍泌绣。一臺32位的量子計(jì)算機(jī)可以處理40億個系數(shù)和265GB的信息—你可能會說钮追,這并不令人印象深刻,因?yàn)槟憧梢栽趲酌腌妰?nèi)在一臺筆記本電腦上運(yùn)行類似的程序阿迈。但一旦我們達(dá)到了64位的量子計(jì)算機(jī)極限元媚,故事就會發(fā)生巨大的變化。這樣的計(jì)算機(jī)可以同時計(jì)算出互聯(lián)網(wǎng)上所有的信息苗沧,即74“艾字節(jié)”(十億GB)——這將需要數(shù)年時間才能在當(dāng)前的超級計(jì)算機(jī)上完成刊棕。我們已經(jīng)非常接近了!然而待逞,一旦我們開發(fā)出了256位量子計(jì)算機(jī)甥角,真正的游戲規(guī)則將會改變。這樣的計(jì)算機(jī)將能夠計(jì)算出宇宙中所有原子的數(shù)量识樱,量子計(jì)算是宇宙計(jì)算嗤无,它對人類文明的影響可能是巨大而深遠(yuǎn)的。
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