如何定義 未來計(jì)算

李佳師

當(dāng)馮·諾依曼和阿蘭·圖靈發(fā)明計(jì)算機(jī)的時(shí)候，一定沒有想到計(jì)算機(jī)會(huì)在后來演變得如此絢爛繽紛，成為人腦的無限延伸，如此深刻地改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活。然而，計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在又來到一個(gè)十字路口。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)正在不斷逼近天花板，另一方面類腦計(jì)算、量子計(jì)算正不斷向我們走來。在這樣一個(gè)背景下，我們?nèi)绾蝸砜辞逦磥?、選擇未來、創(chuàng)造未來？

近日，由工業(yè)和信息化部、湖南省人民政府主辦，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、湖南省工業(yè)和信息化廳、長沙市人民政府承辦的2019世界計(jì)算機(jī)大會(huì)在長沙舉辦，來自全球計(jì)算機(jī)界的數(shù)千位科學(xué)家和企業(yè)家在會(huì)上碰撞觀點(diǎn)，透露出計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的前沿趨勢。

每一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都有自己的規(guī)律，未來的計(jì)算機(jī)世界將遵循什么定律？在計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾十年間，摩爾定律一直暢行無阻，現(xiàn)在有觀點(diǎn)認(rèn)為摩爾定律逼近了極限。中國工程院院士、中國電子科技集團(tuán)有限公司總經(jīng)理吳曼青在演講中談到了計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)定律，其一是摩爾定律。他認(rèn)為新的摩爾定律超越舊摩爾定律的時(shí)代已經(jīng)來臨，過去的摩爾定律是要讓一個(gè)芯片上擠滿了電路，而在未來是要讓芯片上擠滿功能。他談及的另一個(gè)定律是梅特卡夫定律，即網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與節(jié)點(diǎn)數(shù)的平方成正比，基于這個(gè)定律人們會(huì)追求越來越多的連接數(shù)。這兩個(gè)定律其實(shí)在主導(dǎo)兩個(gè)世界：一個(gè)是微觀世界，另一個(gè)是宏觀世界。微觀世界會(huì)變得越來越小，從7個(gè)納米到5個(gè)納米再到3個(gè)納米的世界。而宏觀的世界會(huì)越來越大，不僅僅萬物會(huì)互聯(lián)，人被包含在其中，與此同時(shí)虛擬和現(xiàn)實(shí)也在融合，機(jī)器和機(jī)器、機(jī)器和人、人和人之間都將實(shí)現(xiàn)協(xié)同共享，而這樣的世界演變，時(shí)間和空間都將被壓縮。

對關(guān)于未來的定律，北京大學(xué)教授、工業(yè)和信息化部原副部長楊學(xué)山表達(dá)了不一樣的觀點(diǎn)，他認(rèn)為梅特卡夫定律在感知物聯(lián)系統(tǒng)中并不適用?！耙?yàn)槊诽乜ǚ蚨墒蔷W(wǎng)絡(luò)的效應(yīng)，是節(jié)點(diǎn)的平方，可是在感知和物流的過程中，網(wǎng)絡(luò)的效應(yīng)是給定的，不是增加了節(jié)點(diǎn)就能增加效應(yīng)。增加節(jié)點(diǎn)如果邏輯過程模型沒有處理好，它就是噪音，不僅不增加價(jià)值，反而是增加了噪音，還要通過力波來解決?！睏顚W(xué)山表示，所以在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代還將有新的定律出現(xiàn)，需要在更大、更多的維度進(jìn)行更深層次的思考。

除了影響計(jì)算機(jī)世界和未來世界的“定律”，科學(xué)家們談到的另一個(gè)熱門話題是“腦”?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的“腦”是Windows+Intel，移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的“腦”是Android+ARM，那么機(jī)器人時(shí)代的“腦”應(yīng)該是什么樣子的呢？新操作系統(tǒng)和新微處理器應(yīng)該是什么樣的呢？從操作系統(tǒng)來看，今天的軟件應(yīng)該無法適應(yīng)，因?yàn)榻裉斓能浖芾淼氖菃蝹€(gè)機(jī)器人，而未來我們所面臨的是群體機(jī)器人，面對未來的計(jì)算，我們要計(jì)算萬物，必須要有全新的突破性思維。

當(dāng)我們希望在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域獲得更大的突破，推動(dòng)更大的變革，需要在數(shù)學(xué)上下更大的功夫，需要更多人來關(guān)注和重視數(shù)學(xué)。中國科學(xué)院院士、中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)理事長張平文認(rèn)為，數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)相比不一樣的地方在于，數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)、是原創(chuàng)性，需要天賦;而計(jì)算機(jī)是工具，它注重的是實(shí)用，屬于工程類。“而新一代信息技術(shù)的原創(chuàng)性它高度依賴于數(shù)學(xué)。”為此，張平文談及了華為和任正非，任正非在一次采訪中27次提及了數(shù)學(xué)，而任正非之所以重視數(shù)學(xué)是因?yàn)樵谌A為的發(fā)展過程中，幾次突破都與數(shù)學(xué)有密切關(guān)系。比如華為從2G到4G的融合算法是俄羅斯數(shù)學(xué)家解決的，華為的5G根基來源于土耳其數(shù)學(xué)家Arikan的數(shù)學(xué)研究，華為在他的基礎(chǔ)上將其發(fā)展成為現(xiàn)在5G，所以華為非常重視數(shù)學(xué)。

不僅僅是華為與任正非重視數(shù)學(xué)，阿里云的創(chuàng)始人、阿里巴巴集團(tuán)技術(shù)委員會(huì)主席王堅(jiān)也在多個(gè)場合表達(dá)過數(shù)學(xué)對發(fā)展新一代信息技術(shù)的具有極其重要意義的觀點(diǎn)。2018年阿里達(dá)摩院曾發(fā)起了一場全球性數(shù)學(xué)競賽，而那次數(shù)學(xué)比賽的顧問之一著名華人數(shù)學(xué)家張益唐曾表示，“數(shù)學(xué)是一門最有可能和外星人對話的語言?！币獑拘焉鐣?huì)對數(shù)學(xué)的重視，并建議將微積分、線性空間基本的概念和意識(shí)下到中學(xué)，讓“吃不飽”的同學(xué)能早些接觸高等數(shù)學(xué)的魅力。

“計(jì)算機(jī)深刻地改變了世界，計(jì)算機(jī)也使得數(shù)學(xué)與實(shí)際需求的距離更近，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行的過程中間，它要使用模型、算法、數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)等等，這些都要數(shù)學(xué)的深度介入。” 張平文表示，人工智能之所以如此火熱就是因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)所帶來的，而深度學(xué)習(xí)既是一個(gè)模型，也是一個(gè)算法，深度學(xué)習(xí)為什么算得好、算得對，需要數(shù)學(xué)家的工作。同樣現(xiàn)在熱門區(qū)塊鏈本質(zhì)和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)的代數(shù)幾何有密切聯(lián)系，它實(shí)際上是一個(gè)信息安全的算法。新時(shí)期、新一代的信息技術(shù)實(shí)際需要更多原創(chuàng)性研究，它使得數(shù)學(xué)的作用進(jìn)一步凸顯。

張平文同時(shí)透露，中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)總部辦公基地今年5月在長沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)開區(qū)揭牌，中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)的目標(biāo)就要是建立數(shù)學(xué)界和工業(yè)企業(yè)界之間的聯(lián)系，解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步面臨的各種數(shù)學(xué)問題。

需定義邊界和保護(hù)規(guī)則

當(dāng)我們積極推動(dòng)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動(dòng)數(shù)字化革命，推動(dòng)未來技術(shù)變革，我們同樣需要定義邊界，目前人工智能正以前所未有的速度發(fā)展，而推動(dòng)AI什么可為，什么不可為？

英國人工智能研究院董事 Emma Wright在2019世界計(jì)算機(jī)大會(huì)的分論壇上表示，19世紀(jì)、20世紀(jì)的工業(yè)革命讓世界進(jìn)行了重組，改變我們的生活方式，促進(jìn)了創(chuàng)新，有了鐵路和超音速的飛機(jī)。而今天的AI與新的交通工具的發(fā)展，提升了我們的能力，提升了我們的速度，技術(shù)發(fā)展的速度之快，我們不僅僅需要思考技術(shù)變革帶來的種種益處，同樣需要思考技術(shù)帶來的其他影響、確立技術(shù)的價(jià)值觀。

“英國之所以建立了人工智能設(shè)計(jì)院，就是希望企業(yè)界、社會(huì)、學(xué)術(shù)界一起合作協(xié)作，與立法人員的思想結(jié)合，帶來正面積極的影響，現(xiàn)在是技術(shù)推動(dòng)社會(huì)快速轉(zhuǎn)型的時(shí)代，我們需要正確的技術(shù)價(jià)值觀。” Emma Wright透露，今年早些時(shí)候40多個(gè)國家簽署了OECD的AI原則，在接下來的G20的會(huì)議上還將會(huì)有進(jìn)一步AI相關(guān)條約簽署。

我們正在進(jìn)入萬物互聯(lián)的數(shù)據(jù)時(shí)代，當(dāng)一切都變得數(shù)據(jù)化，當(dāng)數(shù)據(jù)成為我們這個(gè)時(shí)代發(fā)展的重要能源，我們應(yīng)該如何來維護(hù)數(shù)據(jù)的安全？這看起來是老生常談的話題，但關(guān)乎整個(gè)世界的安全，關(guān)乎每一個(gè)人的安全，我們有沒有更好的技術(shù)與方式來利用數(shù)據(jù)？

加拿大信息理論與應(yīng)用研究主席、加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士楊恩輝認(rèn)為“數(shù)據(jù)自?！睂⑹菙?shù)據(jù)利用與數(shù)據(jù)保護(hù)的一個(gè)很好方式?！拔覀兿ＭW(wǎng)絡(luò)空間100%干凈，但這是不可能的事情，現(xiàn)有的方案最好只能做到事后諸葛亮，亡羊補(bǔ)牢，這怎么辦？我們用反向思維，不處理未知，而是處理已知，這叫數(shù)據(jù)自保?！?楊恩輝說，現(xiàn)在是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不可能永遠(yuǎn)安全，那么數(shù)據(jù)安全才是所有網(wǎng)絡(luò)安全中的重中之重，只要數(shù)據(jù)在，它的價(jià)值就會(huì)存在。讓數(shù)據(jù)具有自身保護(hù)自己的能力，如何實(shí)現(xiàn)？楊恩輝以手機(jī)為例，表示就是將密碼學(xué)運(yùn)用到各個(gè)環(huán)節(jié)，建立一個(gè)安全的閉環(huán)鏈，鏈的兩端可以信任的是兩個(gè)主體，一是用戶本身，一個(gè)是可執(zhí)行環(huán)境，在操作系統(tǒng)中加入一個(gè)安全模塊，數(shù)據(jù)自保一旦啟動(dòng)以后，每一次照的照片自動(dòng)加密，一個(gè)照片一個(gè)密鑰， 進(jìn)行強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)控制，這樣一來，任何對操作系統(tǒng)攻擊、任何地方的攻擊，任何更改都能被檢測出來，阻擋了外界不可靠近數(shù)據(jù)。而合法安全的使用，又會(huì)智能的讓它進(jìn)來，加解密，全部透明，所以合法的個(gè)人用戶習(xí)慣并沒有一點(diǎn)影響。

面對安全，當(dāng)我們“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”總是很難醫(yī)好的時(shí)候，而楊恩輝提出了反向思維。在這個(gè)技術(shù)大變局時(shí)代，我們不僅僅是在思考安全的時(shí)候需要“反向思維”，面對很多技術(shù)難題，我們也需要思維的“變局”。而在這個(gè)技術(shù)大變局時(shí)代，我們不僅僅需要推動(dòng)往前發(fā)展的“變革思維”，同樣也需要“底線思維”和“安全思維”，希望未來的計(jì)算機(jī)發(fā)展能夠更好地造福于人類。