“从注重前沿探索的‘最初一公里’,到聚焦商业落地的‘最后一公里’,学术界、产业界在创新链条中密不可分。”日前,在南京举行的“2023英特尔(中国)学术大会”上,英特尔公司高级副总裁、英特尔中国区董事长王锐如是说。
这个“两公里”的洞察,浓缩了英特尔在中国市场坚持推进产学研合作的心得。源头创新蓄积动能,紧密合作促进落地,从来都是科技创新、成功商业化的路径。作为一家长期根植中国的跨国企业,英特尔于2003年启动中国学术大会,今年已是第20个年头,这一大会早已成为一年一度研究与展望技术发展趋势的重要窗口,以及推动高等教育战略与产业化相结合的重要平台。
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“2023英特尔(中国)学术大会”以“合·聚·创 共IN智能时代”为主题,南京市人民政府副市长吴炜、麒麟科创园管委会主任樊向前、中国科学院院士吕建、中国科学院院士刘明、中国工程院院士孙凝晖以及多位高校专家、教授出席了本次大会。
英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强表示,英特尔在人才培养、学术合作方面坚持投入最大努力,并且紧随技术趋势和产业需求及时调整。近年来,英特尔着重强调政产学研用要综合考量,这既是一个重要的提法,也是英特尔致力于推进实现的策略,只有紧密联动合作,才能最终将前沿创新在产业应用中得以实现。
海量数据的涌现和生成式AI的巨大需求,已经将算力问题推升到了一个新台阶。英特尔表示,2030年要在单一计算设备中集成一万亿个晶体管,这个单一计算设备指的不光是单芯片,而是单个封装中所有芯片的总和。目前的情况是,单个封装中的晶体管数量约为1000多亿个,也就是说,到2030年需要实现约8倍增长。
为了实现这一目标,英特尔有三大关键技术路径:
首先,持续推动半导体底层技术创新。在重回半导体制程领先地位的路径规划中,英特尔表示“有信心在Intel 18A这个阶段重回制程领先地位”,这其中的关键技术主要包括:下一代极紫外光刻(EUV)技术/即高数值孔径(High-NA)EUV、全环绕栅极晶体管RibbonFET以及全新背面电能传输网络PowerVia等。
值得注意的是,EUV的引入是渐进的,Intel 4开始逐步引入、Intel 3则完全采用,并且在这两个节点,晶体管的结构并未发生变化,仍然是FinFET结构。但是到了Intel 20A和Intel 18A这两个关键节点,RibbonFET和PowerVia开始引入。
当然,除了采用High-NA EUV提高精度、使得晶体管持续微缩,以及在晶体管架构、供电方式等方面的革新之外,英特尔还将对先进封装EMIB技术、3D先进封装Foveros等进行持续推进。
第二是提升高能效算力。宋继强强调,高能效计算不能仅仅采用传统的标准计算思维,例如AI加速卡的方式。过去使用CPU进行计算,一个处理器可以执行各种任务,但计算密度相对较低,同时制造也相当复杂,需要人工进行程序功能的设计。随着应用的发展,对于某些问题、特别是视觉问题,已经很难靠人工编程去解决,因此要借助数据驱动的方法。未来,英特尔的目标是整合不同程度的人工智能能力,例如神经拟态计算作为一种类脑计算,实际上就是通过模仿神经元的结构构建硬件,同时采用脉冲式神经网络等新技术,可以实现实时在线学习,也可以把多种不同的模态整合在一起。在这方面,英特尔已有研发7年多、并迭代到第二代的Loihi芯片,以及最新成果Kapoho Point开发板(每个板可以把8个芯片直接叠起来互连),实现了较高的计算密度和能效比,在交通、金融、通信等领域都有很好的应用前景。此外,英特尔神经拟态研究社区,已有近200家创业公司、大企业和学校的参与。
第三是提升高能效数据传输。在这方面,英特尔正在减少光学设备数量和占用面积、扩展多代产品功率和性能,集成光电是英特尔致力于在2025年实现的目标。当然,针对未来计算,还有英特尔从2015年就开始储备经验的高密度量子比特芯片、以及全堆栈量子计算方法等,推进未来的产业化和规模化。
AI作为一场新的科技革命,其核心要素包括算力、算法、数据。随着生成式AI时代的到来,这三要素如何更高效地结合,从而推进“让AI无所不在”这一目标?
英特尔院士、大数据技术全球CTO戴金权表示,生成式AI对算力的要求随着模型的扩张也在变大,需要更多高质量的数据、更好地训练模型、微调模型,同时,推理阶段也要用上这些高质量数据。因此从计算角度来说,需要有更好、更高效的算力支持,不管是数据中心端,还是在设备端、客户端。
再从算法角度来看,模型变大体现在两方面:一是参数量变大了,二是模型对上下文的理解范围也变大了。
那么,“三要素”如何结合,才能实现更高的效率、更高的准确度以及更好的应用场景支撑?他认为还是要在实践中探索,通过原理上的突破获得一些指导,未来会是一个螺旋上升的发展。
戴金权认为,以ChatGPT为代表的生成式AI应用,确实让业界看到了AI的一些变化。首先,神经网络架构会变,也就是从CNN(卷积神经网络)到RNN(循环神经网络)到Transformer等;其次,应用场景在不断演变,从AlphaGo到自然语言处理,再到ChatGPT,以及各种推荐系统等。
他强调,这些变化在技术发展过程中是很正常的现象,因为不同的应用场景和技术会迅速发展。然而,技术逻辑是连贯的,关键在于如何能够高效地支持这些不同的神经网络架构,无论是在训练、微调、还是推理等方面,这就需要从技术原理和基础架构出发,探索如何更高效地支持不同的AI应用。
英特尔在算力方面做了很多工作,在数据中心端,最新发布的Gaudi 2在前不久的MLPerf Benchmark竞赛中,是全球唯二提交了GPT-3预训练场景的硬件。“从硬件能力上,我们已经能够做到支撑最新的大模型”。 戴金权表示。
此外,英特尔的“王牌产品”第四代至强可扩展处理器,今年一个很突出的变化就是内置了硬件加速器,这对英特尔的通用CPU来说可谓是革命性的创新。对此,宋继强表示,为了加强对AI工作负载的支持,英特尔在通用CPU中加入了指令集和专门的加速器,比如高级矩阵扩展AMX,专门针对矩阵级的运算做高效加速。这一创新其实更多是源于客户需求,这样他们就不需要再单独购置其他AI加速器或GPU,直接就可以在CPU上运行AI负载了。既给客户节约了部署成本,减少传输和存储成本,同时也便于客户在其场景中更方便地使用AI能力,从而推进AI普及。
不光是在服务器CPU,我们的PC处理器也会加入AI能力,英特尔致力于把AI能力集成到各个级别的CPU中。”宋继强强调。
目前,英特尔在笔记本、轻薄本上也实现了生成式AI的能力,并且不需要任何外置硬件,只是通过CPU集成显卡。
戴金权表示,只有对大模型提供非常高效的支持,才能真正做到让生成式AI植入各种各样的应用中,让大家在日常生活中把生成式AI用起来。
作为一家半导体公司,英特尔其实也是一家软件公司,全球有超过两万名软件工程师,其中中国有三四千人,软件工程师数量和软件能力堪称强大。
据英特尔公司副总裁、英特尔中国软件生态事业部总经理李映介绍,英特尔的软件业务主要集中在三方面:第一是底层软件,通过对底层软件的贡献,真正把算力价值发挥出来,满足应用需求。第二是中间软件,也就是对中间框架、操作系统、AI框架等进行支持,从而保证中间的框架、编程语言,能够在高效的硬件环境下运行和实施,更重要是,通过对开源社区的贡献,可以让开源软件框架得到更大扩展,从而支持整个软件生态的发展。
他强调,英特尔中国战略实施后,很重要的一点就是深入立足本土进行创新。在过去的一年,一方面,英特尔把国际上开源社区的合作经验带到中国,跟中国的开源社区,包括开放原子、龙蜥等紧密合作;另一方面,英特尔积极参与中国本土创新,结合中国本土和英特尔自身的技术能力共同推动技术发展。
英特尔院士、首席编译器性能架构师田新民着重介绍了英特尔发展oneAPI的意义。他表示,oneAPI作为开源软件,从架构基础就具有很强的可扩展性,这不只是针对英特尔的硬件架构,同样也针对其他硬件架构类型,英特尔希望更多社区、研究所、大学、企业能够充分利用oneAPI的优势,为下一代不论是AI技术还是高性能计算技术铺平道路。
特别是对于学界,oneAPI让大家无需再花费时间来做优化矩阵计算性能这类基础工作,而是可以将精力投入到更具前瞻性的研究中。并且,这种贡献是互相的,更多用户使用oneAPI有助于英特尔不断完善软件系统,实现共赢局面。
如何实现高质量人才培养?宋继强表示,近年来,英特尔对数字化能力的培养尤为看重,这也是英特尔全球培养计划的一部分;此外,AI能力也是当前的关键,并且已经初见成效,在英特尔AI全球影响力嘉年华中,中国团队表现突出,去年获得了全球总冠军。英特尔希望在数字化转型的关键领域,和中国学术界进一步探讨新产业化落地的机会。
华东师范大学副校长周傲英表示,“全民数字素养”是当下趋势,某种意义上,数字素养就是知道怎么和机器打交道,这也意味着要有编程思维。同时,要真正理解数据,因为数据是人的认知结果在计算机中的表示,它会带来根本的改变,最终通往万物互联。
关于和学术界具体的合作方式和渠道,宋继强谈到,第一,人才培训,可以通过建立实训基地或联合开设课程的方式实现,这是长期的合作方式。第二,跟进教育部的培养计划,比如“中国高校人工智能人才国际培养计划“等,和不同的学校展开相关合作。第三,英特尔自发组织的人才培养计划,比如“英特尔中国学术英才计划”,通过组织技术研讨会、学术沙龙、能力提升论坛等方式,搭建更大规模的产业界、学术界交流平台。此外还有“英特尔创新飞轮计划”,将探索挖掘学术界种子项目,促进其产业化落地。第四,英特尔还会发起偏研究型的合作,既包括全球范围的计划,也包括在中国市场的合作,相关的研究课题包括5G、移动边缘计算、智能驾驶、车路协同等,这些项目周期较长,投资规模也较大。第五,英特尔会根据不同部门的研究型需求,展开定向合作。
宋继强强调,无论是数字人才的培养和发展,还是产业界、学术界的融合创新,均非一日之功。英特尔将继续致力于搭建更广泛的平台、促进更多交流合作,从前沿探索到商业落地,形成更强合力,推动更多满足本土需求的创新。
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