視覺中國供圖

　　——冷聰 中國科學(xué)院自動化研究所副研究員

　　輕量化成為人工智能下半場賽點(diǎn)

　　然而，近年來，隨著信息技術(shù)領(lǐng)域的摩爾定律逐步放緩，硬件的發(fā)展越來越難以滿足當(dāng)前人工智能模型動輒萬億級規(guī)模的存儲和算力需求，數(shù)據(jù)堰塞、存儲暴漲、隱私泄露、能耗高企等問題隨之而來。

　　所謂輕量化人工智能，是指以一系列輕量化技術(shù)為驅(qū)動提高芯片、平臺和算法的效率，在更緊密的物理空間上實(shí)現(xiàn)低功耗的人工智能訓(xùn)練和應(yīng)用部署，不需要依賴與云端的交互就能實(shí)現(xiàn)智能化操作的人工智能。

　　“更重要的是，輕量化人工智能將人工智能推向更主流，它大大降低了人工智能系統(tǒng)的部署難度和成本，把人工智能從一場高門檻的科技巨頭競賽變成更容易普惠民生的智能生態(tài)。”程健說，在人工智能領(lǐng)域的角逐中，以輕量化為賽點(diǎn)的下半場已經(jīng)來臨。

　　在表現(xiàn)上，輕量化人工智能是在做減法，降低能耗、降低對硬件平臺性能指標(biāo)的要求、降低與云端的通訊需求等。

　　在程健看來，在精度接近無損的前提下，將人工智能模型及其計算載體輕量化，是一個極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

　　在軟件上，進(jìn)行模型和算法創(chuàng)新，通過輕量化模型設(shè)計、矩陣分解、稀疏表示、量化計算來實(shí)現(xiàn)模型的微型化和計算加速；而在硬件上，則要通過流水線設(shè)計、存儲模式設(shè)計等手段進(jìn)行硬件架構(gòu)的創(chuàng)新，通過軟硬協(xié)同設(shè)計和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)人工智能的輕量化。

　　作為人工智能的硬件載體，人工智能芯片必須達(dá)到更高的性能、更高的效率、更低的功耗和更小的體積。這樣才能有足夠平價高效的計算平臺滿足產(chǎn)業(yè)需求，承載復(fù)雜的人工智能任務(wù)，并且使推理和運(yùn)算從云端遷移到終端。

　　未來輕量化人工智能將賦能萬物

　　早在2016年，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模邁向應(yīng)用之初，中國科學(xué)院自動化研究所就在國際人工智能頂級期刊發(fā)表了多篇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輕量化領(lǐng)域的重要論文，成為國際上最早開始人工智能輕量化研究的機(jī)構(gòu)之一，相關(guān)成果引起了國內(nèi)外諸多專家的廣泛關(guān)注。

　　2020年，中國科學(xué)院自動化研究所自主研發(fā)的全球首款極低比特量化神經(jīng)處理芯片（QNPU）成功流片，繞開了芯片計算領(lǐng)域備受關(guān)注的“內(nèi)存墻”難題，在芯片成本、功耗、計算結(jié)構(gòu)、邊緣計算等方面實(shí)現(xiàn)革命性的變革。

　　未來，以人工智能驅(qū)動的小型化設(shè)備會越來越多出現(xiàn)在我們身邊。由人工智能芯片、平臺和算法組成的輕量化人工智能終端將在越來越多的場景中應(yīng)用。

　　同時，在消費(fèi)電子行業(yè)，暗光增強(qiáng)、超分辨率等自動化所設(shè)計的輕量化算法及輕量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算架構(gòu)，也為手機(jī)終端、安防終端提供了影像增強(qiáng)效果。

　　程健表示，輕量化人工智能未來將賦能萬物，讓每個設(shè)備都具有環(huán)境感知、人機(jī)交互、決策控制的能力。（記者 陸成寬）