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    我國應(yīng)大力發(fā)展人工智能算法框架

    賽迪智庫軟件產(chǎn)業(yè)研究所許亞倩

    2017年10月的《Nature》雜志發(fā)表了人工智能公司GoogleDeepMind的最新研究成果——新一代的AlphaGoZero,其使用無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法,通過規(guī)則輸入和自我博弈進(jìn)行學(xué)習(xí),在僅40天的訓(xùn)練后成功擊敗上一代產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了從“灌輸式”教導(dǎo)學(xué)習(xí)到“白板式”自我學(xué)習(xí)的飛躍。AlghaGoZero的成功,建立在硬件的升級和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的提升上。更深層次的分析、硬件的分布式使用和復(fù)雜的卷積神經(jīng)算法的運(yùn)行,都是構(gòu)建在合理有效的人工智能算法框架之上,從而實(shí)現(xiàn)大幅提升學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率的預(yù)期。也就是說,人工智能學(xué)習(xí)框架是人工智能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和核心,為復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在學(xué)習(xí)效率、運(yùn)行性能、靈活度、可擴(kuò)展性等方面提供強(qiáng)有力的支撐。

    算法框架成為又一個(gè)必占高地

    人工智能算法框架是搭建人工智能系統(tǒng)的底層基礎(chǔ),一般包含主流的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型,提供穩(wěn)定的深度學(xué)習(xí)API,支持訓(xùn)練模型在服務(wù)器和GPU、TPU間的分布式學(xué)習(xí),部分框架還具備在包括移動設(shè)備、云平臺在內(nèi)的多種平臺上運(yùn)行的移植能力,從而帶來前所未有的算法運(yùn)行速度和實(shí)用性。它已在字符識別、圖像分類、語音識別、無人自動駕駛、自然語言處理等眾多領(lǐng)域內(nèi)取得了突破性的進(jìn)展。具體來講,人工智能算法框架的研發(fā)具有以下幾個(gè)重要意義:

    一是算法框架是人工智能技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。算法框架能夠極大地提高人工智能學(xué)習(xí)效率,從而使AlphaGo在極短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)到戰(zhàn)勝前任的技能。一方面,算法框架降低了深度學(xué)習(xí)的難度,提供進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的底層架構(gòu)、接口,以及大量訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,減少用戶的編程耗時(shí)。另一方面,大部分深度學(xué)習(xí)框架具有良好的可擴(kuò)展性,支持將復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)優(yōu)化后在多個(gè)服務(wù)器的CPU、GPU或TPU中并行運(yùn)行,縮短模型的訓(xùn)練時(shí)間。

    二是算法框架是人工智能融合應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐。人工智能算法框架為智能應(yīng)用提供了底層支撐技術(shù),AlphaGo系統(tǒng)正是建立在Google的TensorFlow框架的支撐之上。此外,TensorFlow還被廣泛應(yīng)用于Google的搜索、翻譯、郵件等服務(wù)。另一家人工智能巨頭IBM使用Caffe框架進(jìn)行自然語言處理,在擴(kuò)展效率上取得重大突破,實(shí)現(xiàn)了更快、更精準(zhǔn)的圖片處理和語音識別。

    三是算法框架是人工智能核心生態(tài)圈建立的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。算法框架是決定人工智能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用的核心環(huán)節(jié),是人工智能核心生態(tài)圈建立的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。算法框架的研發(fā)能夠促進(jìn)生態(tài)圈關(guān)聯(lián)及外圍的芯片、系統(tǒng)、軟硬件平臺等產(chǎn)業(yè)發(fā)展,從而促進(jìn)人工智能核心生態(tài)圈的建設(shè)。

    歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在人工智能算法框架方面進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)應(yīng)用。Google、亞馬遜、微軟、IBM等國際科技巨頭紛紛布局算法框架,搶占技術(shù)和市場先機(jī),開發(fā)開源了TensorFlow、MXNet、CNTK、Caffe等一批主流人工智能算法框架。其中,Google的TensorFlow目前是GitHub上最受歡迎的深度學(xué)習(xí)開源項(xiàng)目,被大量人工智能項(xiàng)目采納為基礎(chǔ)算法框架。一方面助力Google擴(kuò)大了人工智能應(yīng)用市場,建立人工智能核心生態(tài)圈,另一方面幫助Google吸引了大批人工智能人才,為其長遠(yuǎn)發(fā)展儲備力量。可以看出,算法框架已然成為人工智能領(lǐng)域又一個(gè)必須搶占的核心前沿領(lǐng)地。

    研用結(jié)合完善核心生態(tài)圈

    我國正在全面推進(jìn)人工智能的發(fā)展,規(guī)劃在2030年成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心。為此,我國在人工智能的發(fā)展上應(yīng)具有前瞻性和預(yù)見性,現(xiàn)階段要重點(diǎn)發(fā)展人工智能算法框架,搶占核心技術(shù)的制高點(diǎn),率先建立起以人工智能算法框架為核心的生態(tài)圈,從而占據(jù)長期有效的競爭優(yōu)勢。筆者建議,當(dāng)前我國應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面開展工作:

    一是著力整體布局,搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。我國要搶占人工智能算法框架研究領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn),建議從制定算法框架發(fā)展指南、建立以研究算法框架為核心任務(wù)的創(chuàng)新中心、設(shè)立算法框架研究重大科技項(xiàng)目、統(tǒng)籌政府和市場多渠道資金投入等四方面著手,全面推動技術(shù)的快速發(fā)展。

    二是著力自主創(chuàng)新,推動核心技術(shù)攻關(guān)。我國要實(shí)現(xiàn)算法框架的核心技術(shù)突破和自主創(chuàng)新,應(yīng)從夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)入手,支持科研團(tuán)隊(duì)對算法穩(wěn)定性、運(yùn)行效率、可用性等進(jìn)行重點(diǎn)研究,重點(diǎn)突破跨平臺移植、跨系統(tǒng)運(yùn)行、分布式學(xué)習(xí)等核心技術(shù),強(qiáng)化基礎(chǔ)支撐能力,進(jìn)而助力科技公司加快研發(fā)商業(yè)級和工業(yè)級算法框架,以及用于特定領(lǐng)域的專用算法框架。

    三是著力研用結(jié)合,壯大產(chǎn)業(yè)實(shí)力。我國要統(tǒng)籌利用在理論研究方面的優(yōu)勢積累,應(yīng)從引導(dǎo)科研機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)界積極合作、鼓勵科研資源開放共享、建立政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的創(chuàng)新型組織、鼓勵企業(yè)積極探索深度學(xué)習(xí)框架應(yīng)用場景等四個(gè)方面入手,強(qiáng)化從理論研究向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化的能力。

    四是著力開放開源,營造創(chuàng)新環(huán)境。我國要營造創(chuàng)新良好的算法框架發(fā)展環(huán)境,建議遵循開源開放原則,聯(lián)合建設(shè)國家主導(dǎo)的開源社區(qū),引領(lǐng)各方積極參與貢獻(xiàn)力量。同時(shí),要促進(jìn)創(chuàng)新主體互動,協(xié)同推進(jìn)發(fā)展,從而建立以算法框架研發(fā)為核心,芯片、系統(tǒng)、軟硬件平臺研發(fā)布局為支撐的科技創(chuàng)新體系,完善人工智能核心生態(tài)圈。

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    2017-11-20
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    賽迪智庫軟件產(chǎn)業(yè)研究所許亞倩2017年10月的《Nature》雜志發(fā)表了人工智能公司GoogleDeepMind的最新研究成果——新一代的AlphaGoZero,其使用無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法,通過規(guī)則輸入和自

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