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AI寒冬将至?深度学习的“新江湖”

2019-09-20 15:29 次阅读

自2018年底发布全栈全场景AI战略以来,华为凭借其巨大算力优势强势挺进AI江湖,特别是今年8月23日发布全球算力最强的AI处理器昇腾910,迅速将其江湖地位拉升至全球头部阵列。各路巨头也迅速意识到:华为不只有5G和手机,在基础研究中的巨大投入正在帮助其占据未来制高点。

由于AI生态形成一直处于“不瘟不火”的状态,也让业界为AI前路多了几分担忧,特别是算力稀缺问题难以解决,更是为其蒙上了一层阴影。

在“AI寒冬将至”的疑惑之中,后入局的华为却丝毫没有放慢其前进的脚步,一年之内,AI处理器、计算框架相继落地。洞察从何而来?自信从何而来?底牌从何而来?

“让算力更加普惠,让算法更加简单”,即将举行的2019全联接大会,华为又将发布最新的AI和云产品与解决方案。答案,即将浮出水面。

AI寒冬将至?

1956年,时任达特矛斯学院助理教授的约翰·麦卡锡组织召集了达特矛斯讨论,正是在这次会议上,第一次正式提出了“人工智能”的定义。从那以后的60年里,人工智能经历了两次发展的低谷,即所谓的“冬天”,但其发展的脚步并未就此停止。

2018年,在一次业界会议上,创新工场CEO李开复在讲话中表示,机器学习最大的突破是在9年前取得的,之后再没有重大突破。

可以看到,最近持相似观点的讲话越来越多。多年来,深度学习一直处于人工智能革命的最前沿,许多人相信深度学习将带领我们进入新的时代。然而,从几年前如火如荼,到如今的逐渐冷却,浪潮一再的退去。面对疲软的风口,人工智能将何去何从,AI寒冬是否将至,深度学习能否助力AI技术续写辉煌?

深度学习的“新江湖”

说到深度学习与人工智能的关系,简单来说就是:将海量数据通过深度学习进行处理后形成一个模型,再将模型应用到具体的业务环境中,这就是人工智能。可以说,深度学习是人工智能的重要推动力量。

当然,深度学习只是人工智能的一种实现方式,属于机器学习的子集。深度学习本来并不是一种独立的学习方法,其本身也会用到有监督和无监督等学习方法来训练深度神经网络。但由于近几年该领域发展迅猛,一些特有的学习手段相继被提出(如残差网络),因此越来越多的人将其单独看作一种学习的方法。

最初的深度学习是利用深度神经网络来解决特征表达的一种学习过程。为了提高深层神经网络的训练效果,人们对神经元的连接方法和激活函数等方面做出相应的调整。其实有不少想法早年间也曾有过,但由于当时训练数据量不足、计算能力落后,因此最终的效果不尽如人意。

随着海量标注数据的出现和算法的不断提升,深度学习摧枯拉朽般地实现了各种任务,使得似乎所有的机器辅助功能都变为可能,比如无人驾驶等。

深度学习如此无所不能,主要得益于数据、算法、算力三者的共同提升。现在可以利用的数据特别是人工标注的数据比较丰富,使得人类能从数据中学到更多东西。技术上的发展使得超大规模的模型训练也成为了可能,比如上千层的深度神经网络,这在以前是不可想象的。

但超大规模模型的复杂度成指数级增加,以NLP领域的流行网络BERT为例,其包含最大3.4亿个参数,相比原来比较简单的AlexNet等网络,算力需求大概增长了10000倍。这也是OpenAI等组织说AI算力大概每年增长10倍的重要原因之一。

由于以上原因,再加上某些企业的惯例性供货紧张,各研究机构和大学科研室的算力资源一直处于紧张的状态,大家经常排队递交训练作业,几天才能等到结果。这也引来了深度学习领域的经典灵魂拷问:深度学习什么研究方向对算力要求不高?如何降低算法对算力的需求?

华为AI“破阵”

面对汹涌而至的海量数据和不断复杂的算法,全球每年新增数据20ZB,AI算力需求每年增长10倍,这一速度已经远超摩尔定律关于性能翻倍的周期。如何解决这一问题业界有不同的探索:

l 通过剪枝、权值共享、算法优化等方式降低模型大小,降低对算力的需求,尤其对于移动端设备;

l 从小样本进行有效学习,降低对数据规模和算力的依赖,这样也可以减少标记的工作量;

l 设计专门针对深度学习的加速硬件,从而解决CPUGPU在芯片面积和效率上的代价问题。

这其中,最根本的方案还是通过硬件和系统的设计提升算力的供给程度,比如华为发布的昇腾系列AI处理器,采用达芬奇架构的AI内核针对深度学习进行优化设计,包含矩阵计算单元(Cube Unit)、向量计算单元(Vector Unit)和标量计算单元(Scalar Unit),结合了GPU、TPU、CPU的优点。尤其对于深度学习领域常用的矩阵乘加运算有数十倍的效率提升。其面向训练领域的昇腾910 AI处理器,单芯片即可提供256TFLOPS的超强计算能力,是业界水平的两倍。

但仅仅有芯片是不够的,还需要通过高速低延时网络将芯片组合起来,释放出AI处理器的强大性能,配合数据并行、模型并行等的系统级优化设计才能提供超出现有水平的算力高峰。

据了解,2019华为全联接大会上就将推出这方面的AI新品,如何破解算力稀缺难题,华为看来还有大招。

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