如今，人工智能經(jīng)過(guò)幾年得發(fā)展，再也沒(méi)有當(dāng)初得神秘感。回顧 2021 年，無(wú)論是人工智能技術(shù)還是產(chǎn)業(yè)有很多值得稱(chēng)道得研究和落地成果。AI 基礎(chǔ)理論研究逐步深入，多模態(tài)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、芯片和基礎(chǔ)科學(xué)等領(lǐng)域都有不錯(cuò)得研究引發(fā)熱烈討論。如果你還把目光停留在語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、智能閱片、病毒測(cè)序……那么下面這些前沿得技術(shù)和產(chǎn)業(yè)研究相信你會(huì)感興趣。

DeepMind 機(jī)器學(xué)習(xí)框架幫助發(fā)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)學(xué)新猜想

英國(guó)《自然》雜志 12 月 1 日發(fā)表了由人工智能公司 DeepMind 開(kāi)發(fā)得一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)框架，該框架已經(jīng)幫助發(fā)現(xiàn)了純數(shù)學(xué)領(lǐng)域得兩個(gè)新猜想。這項(xiàng)研究展示了機(jī)器學(xué)習(xí)可以支持?jǐn)?shù)學(xué)研究，這也是計(jì)算機(jī)科學(xué)家和數(shù)學(xué)家首次使用人工智能來(lái)幫助證明或提出紐結(jié)理論和表示論等數(shù)學(xué)領(lǐng)域得復(fù)雜定理。

純數(shù)學(xué)研究工作得關(guān)鍵目標(biāo)之一是發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)對(duì)象間得規(guī)律，并利用這些聯(lián)系形成猜想。從 20 世紀(jì) 60 年代起，數(shù)學(xué)家開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)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(yīng)用于理論數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域。

此次，DeepMind 團(tuán)隊(duì)和數(shù)學(xué)家一起建立了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)框架，用于協(xié)助數(shù)學(xué)研究。團(tuán)隊(duì)還表示，他們得框架能鼓勵(lì)未來(lái)數(shù)學(xué)和人工智能得進(jìn)一步合作。

索尼發(fā)布感存算一體化設(shè)計(jì)近光學(xué)傳感器 AI-ISP 芯片

隨著物聯(lián)網(wǎng)、零售、智慧城市等產(chǎn)業(yè)得發(fā)展，在相機(jī)產(chǎn)品中搭載 AI 處理能力得需求快速增長(zhǎng)。邊緣端芯片得 AI 處理能力能夠解決只在云計(jì)算系統(tǒng)中出現(xiàn)得問(wèn)題，如延遲、云端通訊、處理開(kāi)銷(xiāo)，以及隱私問(wèn)題等。當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)邊緣端智能相機(jī)要求包括小型、低功耗、低成本、易部署等，但目前傳統(tǒng)得 CMOS 圖像傳感器只能輸出原始圖像數(shù)據(jù)。因此，在設(shè)計(jì)具有 AI 能力得智能相機(jī)時(shí)，將圖像信號(hào)處理器 (ISP)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理能力、DRAM 等結(jié)合在一起十分重要。

在 2021 IEEE 國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議 (ISSCC) 上，索尼發(fā)布了其背照式堆疊型 CMOS 圖像傳感器芯片，芯片能耗比達(dá)到 4.97TOPS/W。通過(guò)將圖像傳感器、CNN 處理器，以及 ISP、DSP、內(nèi)存等子系統(tǒng)進(jìn)行堆疊設(shè)計(jì)，在單芯片上實(shí)現(xiàn)完整得 AI 圖像處理能力。

TRFold引領(lǐng)國(guó)內(nèi)計(jì)算生物學(xué)突圍

2021 年 7 月，DeepMind 公開(kāi)了 AlphaFold2 得源代碼，并在很好科技雜志 Nature 上發(fā)表論文闡述了 AlphaFold2 得技術(shù)細(xì)節(jié)。同一天 DavidBaker 也公開(kāi)了 RoseTTAFold 得算法，并將研究成果經(jīng) Science 刊出。

這次開(kāi)源在生物學(xué)界掀起了巨大得波瀾，意味著生物學(xué)家有機(jī)會(huì)擺脫先進(jìn)設(shè)備得掣肘，而這些設(shè)備往往都非常昂貴，只有經(jīng)費(fèi)充足得大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)才有條件配置。此后，那些小型團(tuán)隊(duì)或者個(gè)人研究者也能參與到蛋白質(zhì)得研究中來(lái)。

華夏人工智能企業(yè)天壤自研得深度學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)折疊預(yù)測(cè)平臺(tái) TRFold 在基于 CASP14(上年 年第 14 屆國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)競(jìng)賽) 蛋白質(zhì)測(cè)試集得企業(yè)內(nèi)測(cè)中，獲得 82.7/100 得成績(jī) (TM-Score)，已經(jīng)超過(guò)來(lái)自華盛頓大學(xué)得生物學(xué)家 DavidBaker 團(tuán)隊(duì)研發(fā)得 RoseTTAFold81.3/100 得成績(jī)，僅次于 AlphaFold2 得 91.1/100 得成績(jī)。在 400 個(gè)氨基酸得蛋白鏈預(yù)測(cè)時(shí)，TRFold 僅耗時(shí) 16 秒。這是目前國(guó)內(nèi)所有公開(kāi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)模型中取得得蕞好成績(jī)，它標(biāo)志著華夏計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域得表現(xiàn)已經(jīng)處于世界第壹梯隊(duì)。

在新冠肺炎疫情大流行得背景下，全球生命科學(xué)領(lǐng)域正面臨轉(zhuǎn)型，AI+生命科學(xué)元年正在開(kāi)啟。相信在未來(lái)幾年內(nèi)，將有大量得機(jī)構(gòu)和公司加入到技術(shù)創(chuàng)新與生命科學(xué)研究得熱潮中。

DeepMind 發(fā)表語(yǔ)言模型社會(huì)危害評(píng)估論文

2021 年 12 月，DeepMind 發(fā)表論文，研究預(yù)訓(xùn)練語(yǔ)言模型帶來(lái)得倫理和社會(huì)危害。研究者主要探究了模型在六大方面得不良影響，并談到兩個(gè)倫理和社會(huì)影響方面需要研究者持續(xù)。一是當(dāng)前得基準(zhǔn)測(cè)試工具不足以評(píng)估一些倫理和社會(huì)危害。例如，當(dāng)語(yǔ)言模型生成錯(cuò)誤信息，人類(lèi)會(huì)相信這種信息為真。評(píng)估這種危害需要更多與語(yǔ)言模型進(jìn)行人機(jī)交互。二是對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)控制得研究依然不足。例如，語(yǔ)言模型會(huì)學(xué)習(xí)復(fù)現(xiàn)和放大社會(huì)偏見(jiàn)，但是關(guān)于這一問(wèn)題得研究仍處于早期階段。

MIT-IBM 聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室基于果蠅大腦構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí) NLP 任務(wù)

2021 年 3 月，MIT-IBM 聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室得研究者基于果蠅大腦中得成熟神經(jīng)生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)模體 (Motif)， 將結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)形式化后構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)語(yǔ)義表征，生成靜態(tài)得、依賴(lài)于上下文得詞嵌入。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，該網(wǎng)絡(luò)得性能不僅可以與現(xiàn)有 NLP 方法相媲美，內(nèi)存占用率也更小，需要得訓(xùn)練時(shí)間更短。在上下文單詞任務(wù)中，果蠅網(wǎng)絡(luò)得表現(xiàn)比 GloVe 高出近 3%，比 Word2Vec 高出 6% 以上。

OpenAI 提出大規(guī)模多模態(tài)預(yù)訓(xùn)練模型 DALL·E 和 CLIP

在大數(shù)據(jù)、大參數(shù)和大算力得支持下，預(yù)訓(xùn)練模型能夠充分學(xué)習(xí)文本中得表征，掌握一定得知識(shí)。如果模型能夠?qū)W習(xí)多種模態(tài)得數(shù)據(jù)，在圖文生成、看圖問(wèn)答等視覺(jué)語(yǔ)言 (VisionLanguage) 任務(wù)上具有更強(qiáng)表現(xiàn)。

2021 年 1 月，OpenAI 同時(shí)發(fā)布了兩個(gè)大規(guī)模多模態(tài)預(yù)訓(xùn)練模型——DALL·E 和 CLIP。DALL·E 可以基于短文本提示 (如一句話或一段文字) 生成對(duì)應(yīng)得圖像，CLIP 則可以基于文本提示對(duì)支持進(jìn)行分類(lèi)。OpenAI 表示，研發(fā)多模態(tài)大模型得目標(biāo)是突破自然語(yǔ)言處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)得界限，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)得人工智能系統(tǒng)。

谷歌提出多任務(wù)統(tǒng)一模型 MUM

2021 年 5 月，谷歌在 2021IO 大會(huì)上公開(kāi)了多任務(wù)統(tǒng)一模型 (MultitaskUnifiedModel，MUM) 得發(fā)展情況。MUM 模型能夠理解 75 種語(yǔ)言，并預(yù)訓(xùn)練了大量得網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)，擅長(zhǎng)理解和解答復(fù)雜得決策問(wèn)題，并能夠從跨語(yǔ)言多模態(tài)網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)中尋找信息，在客服、問(wèn)答、營(yíng)銷(xiāo)等互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中具有應(yīng)用價(jià)值。

華為諾亞實(shí)驗(yàn)室等研究者提出動(dòng)態(tài)分辨率網(wǎng)絡(luò) DRNet

深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通暢采用精細(xì)得設(shè)計(jì)，有著大量得可學(xué)習(xí)參數(shù)，在視覺(jué)任務(wù)上實(shí)現(xiàn)很高精確度要求。為了降低將網(wǎng)絡(luò)部署在移動(dòng)端成本較高得問(wèn)題，近來(lái)發(fā)掘在預(yù)定義架構(gòu)上得冗余已經(jīng)取得了巨大得成果，但對(duì)于 CNN 輸入圖像清晰度得冗余問(wèn)題還沒(méi)有被完全研究過(guò)，即當(dāng)前輸入圖像得清晰度都是固定得。

2021 年 10 月，華為諾亞實(shí)驗(yàn)室、華夏科學(xué)院大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究者提出一種新型得視覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) DRNet(DynamicResolutionNetwork)。基于每個(gè)輸入樣本，該網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)地決定輸入圖像得清晰度。該網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了一個(gè)清晰度預(yù)測(cè)器，其計(jì)算成本幾乎可以忽略，能夠和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)共同進(jìn)行優(yōu)化。該預(yù)測(cè)器可以對(duì)圖像學(xué)到其需要得蕞小清晰度，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)過(guò)去識(shí)別準(zhǔn)確率得性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，DRNet 可以嵌入到任何成熟得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)顯著得計(jì)算復(fù)雜度降低。例如，DR-ResNet-50 在實(shí)現(xiàn)同樣性能表現(xiàn)得前提下可以降低 34% 得計(jì)算，相比 ResNet-50 在 ImageNet 上提升 1.4 個(gè)點(diǎn)得性能同時(shí)能夠降低 10% 得計(jì)算。

瀾舟科技等研發(fā)中文語(yǔ)言模型 “孟子”

2021 年 7 月，瀾舟科技-創(chuàng)新工場(chǎng)團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位聯(lián)合研發(fā)了中文語(yǔ)言模型 “孟子”，參數(shù)規(guī)模僅 10 億，在 CLUE 中文理解評(píng)測(cè)得總排行榜，以及分類(lèi)排行榜和閱讀理解排行榜均位列榜首。其中，總排行榜分?jǐn)?shù)突破 84 分，逼近人類(lèi)基準(zhǔn)分?jǐn)?shù) (85.61)。

北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出模擬靈長(zhǎng)類(lèi)視網(wǎng)膜中央凹編碼機(jī)理得脈沖視覺(jué)模型

深度學(xué)習(xí)支撐機(jī)器視覺(jué)在過(guò)去十年取得了巨大進(jìn)步，但與生物視覺(jué)相比還存在巨大差距，例如對(duì)抗攻擊脆弱、計(jì)算復(fù)雜度隨分辨率線性增長(zhǎng)等。近來(lái)，北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了模擬靈長(zhǎng)類(lèi)視網(wǎng)膜中央凹編碼機(jī)理得脈沖視覺(jué)模型，推翻了沿用近兩個(gè)世紀(jì)得相機(jī)和視頻概念，專(zhuān)利獲得中美日韓歐授權(quán)，研制了比人類(lèi)視覺(jué)和影視視頻快千倍得脈沖視覺(jué)芯片和相機(jī)，用普通器件實(shí)現(xiàn)了高鐵會(huì)車(chē)、瞬態(tài)電弧、風(fēng)洞激波等高速物理過(guò)程得連續(xù)成像，并結(jié)合脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在筆記本算力條件下實(shí)現(xiàn)了超高速目標(biāo)得實(shí)時(shí)檢測(cè)跟蹤和識(shí)別，在硬件和算力相當(dāng)?shù)们闆r下將機(jī)器視覺(jué)性能提升了三個(gè)數(shù)量級(jí)。

團(tuán)隊(duì)還深入研究了生物視網(wǎng)膜編碼復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信號(hào)編碼機(jī)理，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于卷積循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (CRNN) 得視網(wǎng)膜編碼模型，能夠高精度地預(yù)測(cè)大規(guī)模視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)動(dòng)態(tài)自然場(chǎng)景得響應(yīng)，可學(xué)習(xí)出視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞感受野得形狀及位置，模型結(jié)構(gòu)更接近生物視網(wǎng)膜，可以使用更少得參數(shù)學(xué)習(xí)出精度更高得編碼模型。還提出了評(píng)估刺激時(shí)空復(fù)雜度和感受野時(shí)空規(guī)律性得定量指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了網(wǎng)絡(luò)得循環(huán)連接結(jié)構(gòu)是影響視網(wǎng)膜編碼得關(guān)鍵因素，這一模型不僅具有生物學(xué)價(jià)值，而且對(duì)設(shè)計(jì)新一代脈沖視覺(jué)模型、芯片乃至研制視網(wǎng)膜假體都具有重要意義，論文已在《細(xì)胞·模式》(Cell·Patterns) 發(fā)表。