年終盤點：2021年，我們不斷收獲AI帶來的意外之喜
來源：科技日報 發(fā)布時間：2021-12-24 11:29:43
這一年，我們不斷收獲AI帶來的意外之喜
幾年前提到人工智能，人們的第一反應是全球流行、網(wǎng)絡熱門、預見未來，但如今，人工智能早已褪去神秘色彩，語音識別、圖像識別、智能閱片、病毒測序、藥物設計……皆已成為唾手可得的應用。
尤其值得一提的是，虛擬現(xiàn)實和自動駕駛在2021年迎來井噴。
在“元宇宙”這一年度最熱門科技概念的東風勁吹下，虛擬現(xiàn)實技術迎來產(chǎn)業(yè)發(fā)展新拐點，相關領域的投融資信心和活躍度進入一輪新高潮，獲投項目數(shù)量和資本總量大幅攀升，全球VR/AR頭顯設備出貨量迅猛增長，政策、資金、人才等產(chǎn)業(yè)要素加速聚集。
這一年對自動駕駛來說同樣意義非凡。蘋果、小米、華為、滴滴等宣布“造車”；百度和小馬智行成為首批獲準開展商業(yè)化試點服務的企業(yè)；全國首個自動駕駛出行服務商業(yè)化試點在北京實施，行業(yè)在向量產(chǎn)、絕對安全發(fā)起沖擊。
回看這一年，朝向前沿和實用兩個方向，人工智能和它的從業(yè)者們正在拔足狂奔。
特斯拉撞車引關注
自動駕駛的安全問題被推上前臺
3月17日，國內(nèi)一輛特斯拉Model 3在自動駕駛輔助狀態(tài)下無故轉(zhuǎn)向，車輛撞停，車頭幾乎報廢，但全車8個安全氣囊無一打開，特斯拉技術主管回復，因為沒有撞擊到觸發(fā)點，所以氣囊沒有彈出，車輛沒有問題。
這不是特斯拉第一次發(fā)生類似事故。2019年，國外媒體曾報道過一次特斯拉事故，據(jù)受害者的律師說，當車主的Model 3撞上護欄時，安全氣囊竟然沒有打開，并且車主聲稱特斯拉不配合調(diào)查。
特斯拉的事故再次將自動駕駛的安全問題推上前臺。事實上，2021年是國內(nèi)自動駕駛的泉涌之年，華為入局造車，百度和小馬智行成為首批獲準開展商業(yè)化試點服務的企業(yè)，全國首個自動駕駛出行服務商業(yè)化試點在北京實施，國內(nèi)自動駕駛從測試示范邁入商業(yè)化試點，自動駕駛正式進入“下半場”。
同時自動駕駛的基礎設施基本搭建完成，各地積極推進計算中心、5G網(wǎng)絡、邊緣計算、車路協(xié)同、高精度地理數(shù)據(jù)等配套措施，各類L2—L4級自動駕駛車輛開始走出封閉路測試驗場，走上了真實城市道路。而安全作為自動駕駛的頭號問題，值得慎之又慎，也是影響行業(yè)企業(yè)前景的關鍵要素。
自主智能體與人類辯論
AI開始具備參與復雜人類活動的能力
人工智能在人類專長的領域再下一城，它可以和人類辯論了。
英國《自然》雜志3月18日發(fā)表了一項人工智能的最新進展：科學家報告了一種能與人類進行競技辯論的自主智能體，這個“辯手項目”系統(tǒng)可以和人進行現(xiàn)場辯論，該系統(tǒng)能通過掃描儲存4億篇新聞報道和維基百科頁面的檔案庫，然后自行組織開場白，并自行反駁論點。
這被認為與之前人工智能對人類的挑戰(zhàn)有根本區(qū)別。雖然最終人類辯手被判定獲勝，但這個演示表明了人工智能開始具備參與復雜人類活動的能力。這也不禁令人遐想，人工智能的下一步會走向哪里？
全球最快AI超級計算機開動
拼接有史以來最大宇宙3D地圖
5月27日，被譽為全球最快的人工智能工作負載超級計算機——Perlmutter宣布開啟。這臺超級計算機擁有6144個英偉達A100張量核心圖形處理器，將負責拼接有史以來最大的可見宇宙3D地圖，并且它有望揭示暗能量的秘密。
在物理宇宙學中，暗能量是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當今對宇宙加速膨脹觀測結(jié)果的解釋中最為流行的一種。
英偉達高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理Dion Harris表示，在AI使用的16位和32位混合精度數(shù)學運算方面，Perlmutter超級計算機也是目前全球最快的系統(tǒng)。
人類窮盡努力，試圖對宇宙未知的一面有更多了解，有了AI這個“非凡的工具”，這種努力或許可以更快見成效。
悟道2.0發(fā)布
中國萬億參數(shù)模型刷新多項紀錄
在6月1日舉行的2021北京智源大會開幕式上，悟道2.0發(fā)布。它在模型規(guī)模上呈爆發(fā)級增長，達到1.75萬億參數(shù)，創(chuàng)下全球最大預訓練模型紀錄。
中文作為世界上使用人數(shù)眾多的語言，之前一直沒有以其為核心的超大規(guī)模預訓練模型。3月，中國首個超大規(guī)模預訓練模型悟道誕生，中文預訓練模型躋身“煉大模型”列隊。而悟道2.0的發(fā)布，更標志著多項相關紀錄被刷新。
當前語言模型的訓練已經(jīng)從“大煉模型”走向“煉大模型”的階段，巨量模型成為業(yè)界關注的焦點。從1750億參數(shù)量的GPT—3，到參數(shù)量萬億級別的Switch Transformer，參數(shù)量的紀錄不斷被刷新，語言模型規(guī)模越來越大，仿佛沒有終點。大火的GPT—3，能作詩、聊天，能生成代碼，參數(shù)規(guī)模達到千億級別，直逼人類神經(jīng)元的數(shù)量。
10月，微軟和英偉達聯(lián)手發(fā)布了Megatron—Turing自然語言生成模型(MT—NLG)，它有5300億參數(shù)，號稱同時奪得單體Transformer語言模型界“最大”和“最強”兩個稱號。
對大模型進行探索是一個持續(xù)不斷的過程，科學家希望越來越大的模型能通向AI的圣杯——通用人工智能。
Alphafold2預測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
為生命科學領域帶來革命性影響
7月16日，英國《自然》雜志發(fā)表了一項結(jié)構(gòu)生物學最新研究，人工智能公司DeepMind的神經(jīng)網(wǎng)絡Alphafold2預測的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)能達到原子水平的準確度。
蛋白質(zhì)折疊問題被認為是人類在21世紀需要解決的重要科學前沿問題之一。研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，有助于了解蛋白質(zhì)的作用，理解蛋白質(zhì)如何行使其生物功能，認識蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)之間的相互作用，對于生物學、醫(yī)學和藥學等都非常重要。
在50多年的時間里，研究人員一直嘗試根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列預測其折疊而成的三維結(jié)構(gòu)。然而，當前使用的計算方法準確度有限，實驗方法對人力和時間的要求也非常高。事實上，過去半個多世紀，人類一共解析了5萬多個人源蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，人類蛋白質(zhì)組里大約17%的氨基酸已有結(jié)構(gòu)信息，而AlphaFold2預測的結(jié)構(gòu)將這一數(shù)字從17%提高到58%，因為無固定結(jié)構(gòu)的氨基酸比例很大，58%的結(jié)構(gòu)預測已經(jīng)接近極限了。
今年底我國自研深度學習蛋白質(zhì)折疊預測平臺TRFold傳來好消息，其基于2020年第14屆國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測競賽蛋白質(zhì)測試集的成績僅次于AlphaFold2，排名全球第二，這是國內(nèi)目前所有公開蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測模型中的最好成績，我國計算生物學領域的表現(xiàn)躋身全球第一梯隊。
生物物理學家、西湖大學校長施一公曾對Alphafold2的表現(xiàn)給予極高評價：這是人工智能對科學領域最大的一次貢獻，也是人類在21世紀取得的最重要的科學突破之一。
毫無疑問，人工智能預測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)并且將持續(xù)在生命科學各分支領域引發(fā)革命性影響，并在今后幾年到十幾年中逐漸顯現(xiàn)出來。
元宇宙引全球公司競逐
人工智能技術或成元宇宙落地關鍵
2021年哪個科技概念最火？答案基本不存在爭議：元宇宙。
這個來自20世紀90年代科幻小說中的名詞，成為今年以來巨頭競相逐鹿、資本跑馬圈地、街頭巷尾熱議的最強概念。目前，元宇宙還沒有公認定義，這也給它創(chuàng)造了充分的延展性、包容性和可解釋性。
元宇宙像是一個筐，把增強現(xiàn)實、云計算、數(shù)字孿生、人工智能、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術打包全收，其中人工智能和元宇宙有著千絲萬縷的關系，深度學習、計算機視覺、自然語言處理等人工智能技術的成熟應用是元宇宙落地的關鍵。雖然還停留在概念階段，但元宇宙可能存在的巨大商業(yè)潛力，已經(jīng)引得各大公司紛紛投注。英偉達正式推出對標元宇宙的虛擬工作平臺Omniverse，日本社交平臺GREE開展元宇宙業(yè)務，微軟努力打造“企業(yè)元宇宙”，華為從AR切入元宇宙賽道，騰訊、百度、字節(jié)跳動、網(wǎng)易等都從各自擅長的路徑進軍元宇宙，三大運營商也都悉數(shù)投入元宇宙布局。
7月，DeepMind為AI打造了一個元宇宙——XLand。經(jīng)過5代訓練，智能體能在XLand的4000個獨立世界中玩大約70萬個獨立游戲，涉及340萬個獨立任務，最后一代智能體經(jīng)歷了2000億次訓練步驟。
合成神經(jīng)信號讓AI有“思維”
腦機連接AI設備或?qū)⒂瓉硇逻M展
AI一旦擁有了“思維”，會反過來操控人類的行為嗎？
現(xiàn)在思考這個問題已經(jīng)不算杞人憂天了，因為AI“偽造思維”的事情已經(jīng)發(fā)生了。
GAN是指生成式對抗網(wǎng)絡，它是一種深度學習模型，是近年來人工智能在大數(shù)據(jù)學習過程中用到的一種無監(jiān)督學習方法之一。11月18日，美國南加利福尼亞大學華人博士溫士賢團隊在自然子刊發(fā)表的論文顯示，研究人員通過腦機連接設備，在兩只作為試驗對象的猴子身上進行了腦機接口訓練。他們讓試驗中的兩只猴子玩貪吃蛇游戲和玩跑步機，然后收集它們發(fā)出的運動控制神經(jīng)信號，再通過GAN中的生成器和鑒別器合成出大量神經(jīng)活動數(shù)據(jù)，用于下一步的試驗。
通過接觸或植入式的設備，GAN只需要收集少量試驗中猴子所發(fā)出的運動控制神經(jīng)信號，就可以自動生成類似的各種其他情形下可能操控行為的神經(jīng)信號，然后再把這些教給AI，AI便是這樣有了自己的“思維”。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這一技術把訓練腦機接口系統(tǒng)提取、分析大腦信號的時間縮短了整整20倍。他們在論文中同時提到，這次研究雖然只采集了猴子的神經(jīng)信號，但這一模式應該也同樣適用于人類神經(jīng)信號的模擬生成。
研究者相信，這種“合成思維”的方式還能有更為廣泛的用途，尤其是在腦機連接AI設備上。但如果AI可以“偽造思維”，這種腦機連接又會給未來的人類帶來什么，目前顯然還沒有定論。
《人工智能倫理問題建議書》發(fā)布
首份全球性規(guī)范框架聚焦AI健康發(fā)展
人工智能治理是和人工智能發(fā)展相伴而行的問題。聯(lián)合國教科文組織當?shù)貢r間11月25日正式推出《人工智能倫理問題建議書》，該建議書由教科文組織會員國集體通過，是關于人工智能主題的首份全球性規(guī)范框架。
該建議書旨在促進人工智能為人類、社會、環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)服務，并預防其潛在風險。建議書包含規(guī)范人工智能發(fā)展應遵循的原則以及在原則指導下人工智能應用的領域。
據(jù)聯(lián)合國教科文組織介紹，建議書共29頁，定義了指導人工智能建設的必要基礎性項目，以確保人工智能健康發(fā)展的共同價值觀和基本原則。
建議書呼吁，在科技公司和政府已采取的措施之外還需要更多行動，通過確保使用AI的透明度、行動力和保障個人數(shù)據(jù)使得民眾得到更多保護。
建議書還推動確保人工智能成為應對氣候變化和解決環(huán)境問題的更重要工具。建議書要求政府應評估人工智能系統(tǒng)對環(huán)境造成的直接和間接的影響，包括其碳足跡、能源消耗和原材料提取的環(huán)境影響等。
AI發(fā)現(xiàn)兩個數(shù)學新猜想
人工智能拓展在前沿領域應用范圍
人工智能攻城略地的領域越來越大了，這次是數(shù)學。英國《自然》雜志12月1日發(fā)表了由人工智能公司DeepMind開發(fā)的一個機器學習框架，該框架已經(jīng)幫助發(fā)現(xiàn)了純數(shù)學領域的兩個新猜想。這項研究展示了機器學習可以支持數(shù)學研究，這也是計算機科學家和數(shù)學家首次使用人工智能來幫助證明或提出紐結(jié)理論和表示論等數(shù)學領域的復雜定理。
純數(shù)學研究工作的關鍵目標之一是發(fā)現(xiàn)數(shù)學對象間的規(guī)律，并利用這些聯(lián)系形成猜想。從20世紀60年代起，數(shù)學家開始使用計算機幫助發(fā)現(xiàn)規(guī)律和提出猜想，但人工智能系統(tǒng)尚未普遍應用于理論數(shù)學研究領域。
此次，DeepMind團隊和數(shù)學家一起建立了一個機器學習框架，用于協(xié)助數(shù)學研究。團隊還表示，他們的框架能鼓勵未來數(shù)學和人工智能的進一步合作。
建立17個試驗區(qū)
將引領帶動中國人工智能創(chuàng)新發(fā)展
12月7日，科技部官網(wǎng)公布三份函件，支持哈爾濱、沈陽、鄭州三地建設國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)，三份函件分別對哈爾濱、沈陽、鄭州提出相應的建設要求。
哈爾濱試驗區(qū)建設要發(fā)揮人工智能在賦能哈爾濱高質(zhì)量發(fā)展和東北老工業(yè)基地全面振興全方位振興中的重要作用。同時，充分發(fā)揮哈爾濱科教資源富集、產(chǎn)業(yè)特色鮮明、國際合作基礎良好等優(yōu)勢，加強人工智能基礎前沿理論和關鍵核心技術研發(fā)，在智慧農(nóng)業(yè)、智能制造等領域和寒地場景打造創(chuàng)新應用標桿。
沈陽試驗區(qū)建設要發(fā)揮人工智能對沈陽制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和東北老工業(yè)基地全面振興全方位振興的輻射帶動作用，強化技術研發(fā)和創(chuàng)新應用，壯大智能科技產(chǎn)業(yè)集群。
鄭州則要發(fā)揮人工智能在鄭州建設國家中心城市中的引領作用，有力支撐中部地區(qū)崛起、黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展。
自2019年北京市成為全國首個國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)以來，上海市、天津市、深圳市、杭州市、合肥市、德清縣、重慶市、成都市、西安市、濟南市、廣州市、武漢市、蘇州市、長沙市、鄭州市、沈陽市先后入選，目前我國已經(jīng)有17個國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)。
本報記者 崔 爽
責任編輯：聶臻臻
