【51CTO.com原創(chuàng)稿件】談到人工智能算法，深度學(xué)習(xí)被公認(rèn)為是目前的翹楚。那么，深度學(xué)習(xí)能解決什么問題？DARPA（美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局）認(rèn)為，現(xiàn)在整個(gè)人工智能的發(fā)展正在向第三階段躍進(jìn)。***階段是依靠推理能力和邏輯能力。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槿斯ぶ悄苤辽傩枰评怼⒏兄⑦m應(yīng)、持續(xù)學(xué)習(xí)這四部分能力。通過深度學(xué)習(xí)，人工智能已經(jīng)發(fā)展到了第二階段感知能力。

以前的推理能力是在有限空間里進(jìn)行的邏輯論證和推理。但是，大量信息進(jìn)入之后，推理能力就顯得捉襟見肘。如果要讓人工智能持續(xù)發(fā)展和學(xué)習(xí)，能夠適應(yīng)龐大數(shù)據(jù)量的輸入，又能保證足夠的計(jì)算量，這就需要引入新的算法。

“深度森林”為機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展提供新思路

9月12日，英特爾與南京大學(xué)宣布成立英特爾-南京大學(xué)人工智能人工智能聯(lián)合研究中心，雙方將在人工智能技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)以及生態(tài)建設(shè)方面進(jìn)一步加強(qiáng)合作。此次合作也將支持由南京大學(xué)人工智能學(xué)院院長周志華教授提出的“深度森林”新一代深度學(xué)習(xí)模型。

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英特爾-南京大學(xué)人工智能IPCC中心揭幕典禮

據(jù)悉，周志華教授去年提出了“深度森林”，吸引了很多研究者的關(guān)注，這是一種基于決策樹森林而非神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)模型。多層 GBDT 森林（mGBDT），通過堆疊多個(gè)回歸 GBDT 層作為構(gòu)建塊，探索學(xué)習(xí)層級(jí)表征的能力，該模型可以使用層間目標(biāo)傳播的變體進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練，無需推導(dǎo)反向傳播和可微性，實(shí)驗(yàn)和可視化均證明該模型在性能和表征學(xué)習(xí)能力方面的有效性。

英特爾中國研究院院長宋繼強(qiáng)認(rèn)為，深度森林是一個(gè)很好的創(chuàng)新，因?yàn)樗辉僖蕾圐嫶蟮臄?shù)據(jù)量，使用少量的數(shù)據(jù)也可以訓(xùn)練出不錯(cuò)的結(jié)果。而且其好處還在于，訓(xùn)練出的結(jié)果可以被理解和解讀，轉(zhuǎn)換成為可以接受的知識(shí)。同時(shí)，應(yīng)用領(lǐng)域也大大擴(kuò)展了，不止局限于感知層，而且可以應(yīng)用于決策層、理解層，甚至于行為分析中，這就為后邊算法加硬件的螺旋式上升又奠定了基礎(chǔ)。

一個(gè)人工智能系統(tǒng)由感知層、決策層、行為層組成。感知層可以用并行計(jì)算加速，決策層需要用通用計(jì)算加FPGA加速，行為層則需要實(shí)時(shí)加速。實(shí)際上，人工智能發(fā)展到今天，大家開始逐漸意識(shí)到，一種解決方案不能解決所有問題，需要更多計(jì)算模式和產(chǎn)品以適應(yīng)不同工作負(fù)載和應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在人工智能芯片產(chǎn)品上，英特爾正在積極布局。

早在2015年12月份，英特爾宣布以 167 億美元的現(xiàn)金收購可編程邏輯芯片巨頭 Altera。2016 年 8 月份，其再次出手，用 3.5 億美元收購了創(chuàng)業(yè)公司 Nervana Systems，而僅僅時(shí)隔一個(gè)月之后，又將硅谷初創(chuàng)視覺處理公司 Movidius 納入囊中。

針對(duì)多種計(jì)算模式需要不同硬件加速的情況，英特爾把人工智能芯片產(chǎn)品劃分為多個(gè)種類，包括至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器系列、Nervana 神經(jīng)計(jì)算處理器、Movidius、以及 FPGA等。未來，英特爾也將幫助南京大學(xué)通過采用異構(gòu)計(jì)算的方式，選擇最為合適的軟硬件進(jìn)行混搭組合，從而推進(jìn)“深度森林”算法的研究。

南京大學(xué)與英特爾從三大方面進(jìn)行合作

周志華教授表示，英特爾與南京大學(xué)人工智能聯(lián)合研究中心的成立，不僅會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)南京大學(xué)在人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)算法方面的研究，同時(shí)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大在機(jī)器學(xué)習(xí)和理論算法方面的研究，推動(dòng)芯片和架構(gòu)進(jìn)一步發(fā)展。更重要的是，英特爾已經(jīng)給各行各業(yè)的很多高端用戶提供了技術(shù)支持和服務(wù)，通過跟英特爾的合作，能夠進(jìn)一步把雙方的研究成果推向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提供更好的發(fā)展空間。

此次南京大學(xué)和英特爾的合作，主要包括三個(gè)方面：

首先，與現(xiàn)在的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同的是，“深度森林”技術(shù)并不適合用GPU來加速。如果想要做到更大的模型，帶來更好的效果，一方面要和工業(yè)界的合作伙伴通過分布式計(jì)算技術(shù)做出更大的模型，另一方面也在探索是否能夠通過硬件加速提高它的可擴(kuò)展性。通過前期的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，英特爾的多核處理器可能對(duì)加速“深度森林”的模型特別有幫助，有助于將研究再往前推進(jìn)一步，反過來對(duì)英特爾在今后的芯片設(shè)計(jì)也有一些啟發(fā)性的意義。

第二，從整個(gè)科研的角度，南京大學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能的研究團(tuán)隊(duì)主要是在理論和算法、應(yīng)用技術(shù)的突破等方面進(jìn)行研究工作，但主要都是在軟件方面。而南京大學(xué)作為一個(gè)綜合性大學(xué)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)的硬件方面還需要加強(qiáng)，通過與英特爾的合作，能夠使南京大學(xué)在軟硬件結(jié)合方面能夠更進(jìn)一步。

第三，特別是在人才培養(yǎng)方面，南京大學(xué)已經(jīng)成立了人工智能學(xué)院，目標(biāo)是希望能夠培養(yǎng)出在人工智能領(lǐng)域軟硬件能力兼具的高水平人才。學(xué)院甚至?xí)ㄟ^與英特爾的合作，引進(jìn)一些有關(guān)芯片、硬件設(shè)計(jì)方面的課程，這將為人才培養(yǎng)提供非常好的補(bǔ)充和支持。

共同培養(yǎng)面向未來的AI高水平人才

英特爾-南京大學(xué)人工智能IPCC中心是國內(nèi)***個(gè)以人工智能為主要方向的IPCC。IPCC是英特爾一直以來關(guān)于并行計(jì)算的中心，以前主要聚焦在高性能計(jì)算領(lǐng)域，現(xiàn)在人工智能成為主要目標(biāo)。英特爾-南京大學(xué)人工智能IPCC中心在技術(shù)層面和人才培養(yǎng)方面都有很大的意義。

除了研究機(jī)器學(xué)習(xí)的前沿課題，周志華教授也非常關(guān)注人工智能的人才培養(yǎng)。他表示，南京大學(xué)作為中國***的大學(xué)，人工智能學(xué)院定位的對(duì)象就是要培養(yǎng)高水平的人工智能人才。***，應(yīng)該具有源頭創(chuàng)新能力的人工智能能力，第二，應(yīng)該具有能夠解決企事業(yè)單位關(guān)鍵技術(shù)難題的能力。對(duì)應(yīng)這兩點(diǎn)目標(biāo)的人才應(yīng)該具備什么樣的知識(shí)結(jié)構(gòu)？主要包括三個(gè)方面，***，要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，第二，要有扎實(shí)的計(jì)算和軟件程序的基礎(chǔ)，第三，要有全面的人工智能的專業(yè)知識(shí)。

宋繼強(qiáng)也談到，作為面向未來的AI領(lǐng)域的高水平學(xué)生，不僅要懂得算法，也要懂得算法在落地應(yīng)用的時(shí)候，要與怎樣的硬件結(jié)合才是一個(gè)***的解決方案。所以，課程設(shè)計(jì)一定要與在業(yè)界有非常深刻認(rèn)識(shí)的公司來合作，才不會(huì)只拘泥于現(xiàn)在的一些局部的認(rèn)識(shí)。

據(jù)了解，南京大學(xué)通過和英特爾的合作，在人才培養(yǎng)上已經(jīng)取得了一定的成效。部分研究生在前期就進(jìn)入到了研究工作，得到了來自英特爾資深工程師的指點(diǎn)。學(xué)生會(huì)在理論和算法上給與英特爾支持，通過合作也會(huì)得到更多軟硬件有機(jī)結(jié)合的知識(shí)。因此，這部分研究生現(xiàn)在對(duì)于底層硬件的理解和操作能力，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般課程所培養(yǎng)出來的研究生。

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