2022年9月1日至3日，第六届世界人工智能大会在上海召开，在各种人工智能技术中，作为人工智能产业的基础关键硬件，AI芯片成为本次大会主角。9月15日，2022年全国“大众创业，万众创新”活动周在合肥启动，我国具备领先创新技术的昆仑芯2代AI芯片登台亮相，全面展示昆仑芯科技“双创”落地成果，以强大的AI算力助推我国数字经济高速发展。人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新兴技术科学。芯片通常为半导体元件产品的统称，AI芯片则是专门用于处理人工智能应用中大量计算任务的模块，目前最主要的AI芯片的工作原理就是把当前主流的人工智能方法——深度神经网络学习算法固化到芯片里，以便对输入的信息进行智能处理，继而输出经处理后预想得到的结果。 金秋9月刚过一半，AI芯片就频频出镜，格外引人瞩目。我手头正好有一本人民邮电出版社2021年4月出版的《AI芯片——前沿技术与创新未来》（以下简称《AI芯片》），认真研读并推介，希冀与广大读者一道获得更多的AI芯片知识，了解相应的技术未来发展趋势。 《AI芯片》从人工智能发展历史讲起，通过介绍AI芯片的工作原理、技术与市场现状、发展趋势，着重解析了深度神经网络芯片和类脑芯片等主流芯片，并结合产业格局深入分析了相关AI芯片案例，为读者勾勒出了这个领域的整体发展框架。我虽是这方面的外行，但研读这样一本大部头的高端科普学术图书，并没有觉得太费力，现根据自己的理解梳理出该书所具有的如下三大特点。 《AI芯片》是AI芯片主流大厂首席科学家多年研发经验和前瞻展望的倾心总结，阐明了AI芯片技术的发展离不开基础理论指导与工程实践突破。自1956年“人工智能”这一术语首次被提出，世界上第一块芯片1957年首次被发明，半个多世纪以来，人工智能学科和芯片技术得到了长足发展。从最初深度学习加速器的产业化，到基于神经形态计算的类脑芯片的迅猛发展，AI芯片在近些年来已取得了巨大的进步，并被广泛应用于人脸识别、汽车驾驶、艺术创作、新材料合成、新药开发、医学诊断、机器人研制以及人们的日常生活之中，彰显了其广阔、深远的应用前景。 《AI芯片》作者张臣雄大学毕业于上海交通大学电子工程系，在德国获工学硕士和工学博士学位，他曾任职于西门子和Interphase，并在上海通信技术中心及某世界500强大型高科技企业分别担任过CEO/CTO、首席科学家等职。《AI芯片》得益于他长期从事并主管半导体芯片研究和开发，致力于推动芯片产业化应用的丰富理论与实践经验，全书共5篇17章，全面讲述了AI芯片的发展历史、技术路线、理论基础和产业实践等内容。 在科技发展日新月异的今天，各种颠覆性的创新（包括基础理论的创新）正源源不断涌现。在张臣雄博士看来，AI 的发展包含了两个并行发展和演进的领域：一个是“AI发现”领域，该领域包含了不断在创新的新型神经网络等AI算法；另一个是“AI实现”领域，即如何通过芯片用最佳的架构、电路、器件和新的材料实现上述算法。换一句话说，AI 芯片的发展主要依赖两个领域的创新和演进：一个是模仿人脑建立起来的数学模型和算法，这与脑生物神经学和计算机科学相关；另一个是半导体集成电路，也即芯片，这与计算机和电子领域的高新技术相关。 是基于这样的认识，《I芯片》的第一篇“导论”和第三篇“用于AI芯片的创新计算范式”，尤其是第六篇“促进AI芯片发展的基础理论研究、应用与创新”，重点介绍了促进AI芯片技术发展的相关基础理论的创新和突破，以及这些基础理论对AI芯片技术发展的指导作用。《AI芯片》的第二篇“最热门的AI芯片”、第四篇“下一代AI芯片”，尤其是第五篇“推动AI芯片发展的新技术”，则专门介绍了AI芯片技术发展的历史轨迹，“旨在带领读者俯瞰AI 这片‘森林’中AI芯片一隅的概貌，以了解AI芯片最新研发情况、技术进展以及新的研究方向。”
图部分人工智能系统能够达到的智力水平类比
作者同时强调，中国要在AI芯片核心关键技术方面迎头赶上，就必须加强上述两个领域的基础研究和应用研究；要做出高性能、高能效并且可以覆盖较大应用范围、解决实际问题的AI芯片，既需要实践中的突破，也需要理论上的创新。作者用新型元件忆阻器的研发过程来佐证自己的观点：从1971年的理论创新，到2008年的实践突破，再到2018年成功用于深度学习AI芯片，这个过程说明了理论（尤其是基础理论）指导的重要性，也说明了这些理论研究最后被应用到芯片之前，还需要先在电路、元器件、材料等工程实践领域有所突破。 《AI芯片》覆盖了AI芯片相关技术路线、理论基础和产业实践诸多方面，彰显了AI芯片技术发展离不开持之以恒攻关和接续竞争合作。被尊称为“忆阻器之父”、美国加州大学伯克利分校的蔡少棠教授这样推荐《AI芯片》：“这是一本关于深度学习和神经形态计算等类别AI芯片的及时、全面而富有远见的图书，覆盖了理论和硬件等诸多方面。尽管使AI芯片成为可能的革命性前沿进展层出不穷，作者还是成功地以循循善诱的口吻分享了最新进展的精髓，让众多读者能够理解和领会。对于任何有兴趣了解AI芯片如何引领下一次工业革命的人来说，这本图书都是必不可少的读物。”确实，在当前多如牛毛的介绍AI和芯片的图书中，专门系统介绍AI芯片的还真不多。但你只要阅读《AI芯片》各个篇、章、节清晰、明确、通俗的标题，大致就能把握AI芯片的主要发展脉络。 AI芯片是人工智能计算硬件的“大脑”，从最初的利用图形处理器作为深度学习加速芯片开始，到当下人们为AI定制的专用芯片，短短的几年时间里，AI芯片就飞速发展成为一个朝阳产业。这其中自然离不开相关领域科研人员久久为功的刻苦攻关。作者在第一篇“导论”中举例指出，要使AI芯片达到更高的智能水平，非常重要的一点就是要使神经网络的运作模式更像人类的大脑。为此，除了大学和研究所外，很多开发AI芯片的公司专门成立了“脑神经科学”部门（如被谷歌收购的 DeepMind），以便进一步研究人脑的思考过程，建立更科学、更符合生物特性、更细致的神经网络模型。由此可见，谁在这方面的理论攻关有了新的突破，谁就能在AI芯片技术上取得重大的创新，继而把握先机，取得更加领先的地位。 AI芯片的发展历史是一部接续竞争合作的历史。虽然AI芯片出现的历史并不是很长，但对深度学习意义重大的“反向传播”算法却早在1986年就被杰弗里·辛顿等人发明并用于改善神经网络性能，最近10年里，研究者更是把这些智能算法从实验室的试验推向了市场的产业发展。当前，“AI芯片领域不光是半导体芯片公司竞争的舞台，连互联网公司、云计算公司都纷纷发布推出芯片的计划”，更多国际研究项目的涌现更是彰显了合作在促进AI芯片技术发展中的重要作用。 当然，和其他芯片技术一样，AI芯片同样占据着各国高新技术的制高点，竞争成为必然，合作则有限制，尤其是相互处于对抗状态时，更是具有“卡脖子”效应。2020年8月，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，对促进国产芯片行业发展、摆脱受制于人局面无疑十分利好。正是意识到了中国等欠发达国家的奋起直追，美国国会众议院2022年7月28日也正式通过了《芯片与科学法案》，强调在国际冲突尤其是美国实力走弱的背景下，芯片等涉半导体的产业布局不能再以商业自由主义运行，而是必须深刻地融入国家竞争和安全战略进程中。 《AI芯片》提供了下一代AI芯片技术发展路线图，引领读者走进一个异彩纷呈的新世界，昭示了AI芯片技术发展离不开学科交叉融合与科技伦理约束。《AI芯片》的作者预测，下一代AI芯片将与量子物理、脑科学和光学等学科密不可分，超低功耗、自供电等技术将成为AI芯片发展的重要支撑技术。为此，本书给出了AI芯片的技术发展路线图，对AI芯片领域的研究现状、产业发展和未来展望进行了精要的介绍、点评和前瞻，给广大读者呈现了一个异彩纷呈的新世界。作者同时试着回答了“在更远的将来，哪些基础方面的研究将影响和重塑AI芯片领域？”“如何在AI芯片上体现AI的智能程度向生物大脑的靠拢？”“AI芯片还会有哪些意义重大的发展和应用？”等一系列重大问题。 作为一门方兴未艾的前沿学科，人工智能（AI）涉及数学、物理学、生物学、逻辑学、图像学、信息论、艺术学等众多学科领域，由此昭示了AI芯片技术发展离不开多学科的深度交叉、融合，将会吸引更多领域的科学家和技术专家投身于其中。作者给出了这样一个实例：半导体芯片和生物大脑的构建模块在纳米尺度上是相同的……随着芯片技术的发展，尤其是具有生物相容性的有机材料的应用，仿制人类大脑的可能性正在不断提高。但是，要解决这其中一系列的科学、技术难题挑战，需要来自多个学科的协调研究工作，这种协调不仅包括材料器件、电路、架构和算法等领域，还包括许多创新的计算范式。 在图书的最后，也即第17章“AI芯片的应用和发展前景”中，作者在抒发“AI从辅助人类到代替人类工作直至最后超越人类的过程中，虽然还很漫长，但是，人类创造的高新技术正在大踏步向前迈进”的豪情时，也理性地表达了“在部署此类系统之前，还必须解决与可靠性、安全性、隐私、道德和法规相关的问题”的警醒。 是的，人们通常乐于看到人工智能给人类社会发展带来的正向作用，却容易忽略它的的负面影响：人工智能及其相应的AI芯片技术的滥用，会不会使人类越来越依赖科技，继而沦落为科技的奴隶？人的各种能力尤其是独立自主思考的能力，会不会在这种懒惰、依赖中逐步退化，继而被更高效、更智能的机器所取代，以至于在未来的某一天智能机器将不再受人类的控制？人工智能可替代人类从事各种繁重、危险的技术工作以及紧张、枯燥的脑力劳动，其广泛应用所带来的大量失业会不会造成社会的动荡和危机？
2016年3月，人工智能机器人“阿尔法狗”对弈当时世界围棋第一人——韩国的李世石九段，以4比1的总比分轻松获胜；2017年5月，它又以3比0的总比分碾压式打败当时积分排名世界第一的中国九段棋手柯洁。我当时就想，应用了AI芯片技术的“阿尔法狗”的棋力已远超人类职业围棋顶尖水平，当这类机器人被应用于职业围棋比赛，围棋这一极富魅力的古老双人对弈游戏，还有存在的必要吗？ 没有在这些重大的科学伦理问题上进行深入探讨，不得不说是《AI芯片》的一大缺憾。有感于斯，特填《浣溪沙》词一首，以表情怀：注：本文刊载于2022年第3期《前瞻科技》“书阅科苑”栏目。苏青近期书评推荐如下：
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