WAIC剪影：AI的未來(lái)，關(guān)乎星辰大海

“天文學(xué)，是像數學(xué)一樣的基礎學(xué)科，而越是基礎學(xué)科，就越難直接應用?！?/p>

“我們沒(méi)有想過(guò)盈利，這些技術(shù)目前來(lái)看也不太可能直接應用到其他領(lǐng)域?！?/p>

“不管是優(yōu)圖還是騰訊公司層面，不是做的每件事情都要考慮它的經(jīng)濟價(jià)值或者收入，它代表了一個(gè)社會(huì )向善的進(jìn)展或者路徑?！?/p>

如果說(shuō)人工智能的發(fā)展是人類(lèi)對于未來(lái)的一次探索，那么這場(chǎng)探索之中必然會(huì )出現大量的分歧。比如說(shuō)，人工智能對于人類(lèi)就業(yè)而言是利是弊？人工智能究竟是先抓產(chǎn)業(yè)還是先抓科研？從實(shí)驗室走出來(lái)的技術(shù)究竟如何落地？應用科學(xué)與基礎科學(xué)哪一邊才是AI真正的樂(lè )園？當這些問(wèn)題逐一呈現在我們面前時(shí)，人工智能的樣貌就會(huì )變得更加清晰，可全貌卻會(huì )因此而與人漸行漸遠。

不同的路徑會(huì )得到不同的答案，我們無(wú)法去評價(jià)究竟怎樣的路才是未來(lái)最合適的路，可我們卻可以回頭看一下起點(diǎn)。AI的初心是否改變過(guò)？關(guān)于科技向善的目的，我們是否動(dòng)搖過(guò)？關(guān)于未來(lái)的道路，我們是否斷舍離過(guò)？在《蜘蛛俠》里有一句話(huà)，叫做“能力越大，責任越大”。這句話(huà)與如今AI發(fā)展的格局不謀而合，當一家AI企業(yè)取得的成就越是明朗時(shí)，他們對于未來(lái)的向往就越是清晰。也正是因為這一原因，我們才在2021世界人工智能大會(huì )上分別聽(tīng)到了來(lái)自國家天文臺、騰訊優(yōu)圖的技術(shù)專(zhuān)家們，講出來(lái)開(kāi)頭的幾句評語(yǔ)。

7月9日，2021世界人工智能大會(huì )“騰訊論壇”在上海世博中心舉辦，聚焦“人工智能與可持續發(fā)展”主題，騰訊云在人工智能領(lǐng)域的“三大底層AI平臺”正式發(fā)布，成為本屆世界人工智能大會(huì )的關(guān)注焦點(diǎn)。同時(shí)，騰訊與國家天文臺合作的“探星計劃”宣布正式啟動(dòng)—— 基于優(yōu)圖實(shí)驗室計算機視覺(jué)技術(shù)、騰訊云的計算及存儲能力，幫助中國天眼FAST提升脈沖星搜索效率，并輔助快速射電暴和近密雙星系統中脈沖星搜索，助力天文探索。未來(lái)，雙方還將聯(lián)合AI+天文成果進(jìn)展，開(kāi)展天文科普、科學(xué)成果發(fā)布、聯(lián)合IP打造等系列活動(dòng)。

01 九天摘星夢(mèng)，摘得脈沖星

“天文學(xué)，是像數學(xué)一樣的基礎學(xué)科，而越是基礎學(xué)科，就越難直接應用?！敝袊茖W(xué)院國家天文臺研究員、FAST首席科學(xué)家李菂在接受采訪(fǎng)時(shí)發(fā)出了這樣的感慨，盡管他已經(jīng)在天文學(xué)領(lǐng)域深耕多年，但他依然認為這一學(xué)科沒(méi)有任何實(shí)用性，其無(wú)法脫離基礎研究的性質(zhì)，尤其是在同騰訊的合作中，大量的天文學(xué)研究對騰訊優(yōu)圖的研發(fā)人員而言，就像是在提一些不太合理的要求。

那么脈沖星究竟是怎樣的存在，為什么我們一定要去做這樣的天文研究呢？李菂表示，中國一直有著(zhù)世界一流的脈沖星研究團隊，早在宋代中國就有關(guān)于超新星爆炸的脈沖星研究記錄。但是中國的優(yōu)勢一直在于脈沖星的理論研究和模型研究，但是在觀(guān)測方面始終缺乏設備。脈沖星是高能天體，其有高磁場(chǎng)、高密度、快速旋轉的特征，有包括光學(xué)、高能的各種信號。

而這一情況在過(guò)去十年來(lái)有了根本性變化，我們第一次有了自己的天文衛星，有了地面大型的觀(guān)測站，有了手機藍牙射頻通訊波段和世界上最大的天線(xiàn)……這與中國過(guò)去的基建投入、科學(xué)投入和GDP的增長(cháng)是完全一致的。也因此，國內天文學(xué)發(fā)展開(kāi)始從理論研究的社團發(fā)生轉變，脈沖星的研究甚至完全轉向了觀(guān)測研究，并且取得了獨特的領(lǐng)先性，這也可以作為一個(gè)天文學(xué)的指標。

在2016年建成以前，全球發(fā)現的脈沖星已經(jīng)接近3000顆，這一領(lǐng)域還誕生了兩位諾貝爾物理學(xué)獎，可是中國卻限于觀(guān)測設備從未發(fā)現過(guò)任何一顆脈沖星?？墒窃?016年中國天眼FAST投入應用后，中國僅通過(guò)FAST就發(fā)現了超350顆脈沖星，占全球10%。不過(guò)，脈沖星的發(fā)現也并非易事，盡管我們有了觀(guān)測設備，但甄別脈沖星的輻射信號和物理現象工作依然復雜，而當信號穿過(guò)宇宙空間時(shí)會(huì )有大量的色散現象，最終出現變頻，而通過(guò)處理得到特征后繼續反推星際空間中存在的物質(zhì)，才可以幫助限定距離并進(jìn)一步分析相關(guān)信息。這其中尤其是信號處理和頻譜分析，工作量大且繁瑣，而在接入了FAST之后數據量更是驚人，再加上天文團隊在計算、編程方面能力的限制，這些點(diǎn)就成為限制天文研究的核心問(wèn)題。

好在，人工智能的發(fā)展具有很強的普惠性，其不僅僅會(huì )對于產(chǎn)業(yè)和生活提供良好的幫助，對于天文學(xué)這類(lèi)的基礎學(xué)科一樣可以有立竿見(jiàn)影的效果?！敖柚鶤I技術(shù)能力，3天就可以處理完原來(lái)人工需要1年才能完成的數據工作量?！彬v訊云副總裁、騰訊優(yōu)圖實(shí)驗室總經(jīng)理吳運聲表示，通過(guò)騰訊云+AI的輔助，FAST脈沖星搜索效率將得到顯著(zhù)提升，數據處理效率提升120倍。

02 與數據賽跑，與AI共贏(yíng)

“我們沒(méi)有想過(guò)盈利，這些技術(shù)目前來(lái)看也不太可能直接應用到其他領(lǐng)域?！痹诒粏?wèn)及這場(chǎng)合作是否對于其他領(lǐng)域應用有所幫助時(shí)，騰訊優(yōu)圖實(shí)驗室副總經(jīng)理黃飛躍的答案顯得比較出人意料。我們都知道，實(shí)驗室里的技術(shù)一旦被拿出來(lái)是必然要應用的，但是騰訊優(yōu)圖卻有一點(diǎn)反其道而行之，他們將已經(jīng)應用十分成熟的技術(shù)重新拿回了實(shí)驗室，用來(lái)幫助天文學(xué)的探索，而且目前看也不太可能創(chuàng )造任何的利潤。

在解釋這場(chǎng)看似“荒唐”的合作時(shí)，黃飛躍表示，騰訊優(yōu)圖的定位，一方面會(huì )做很多的原生自發(fā)的科技探索，尤其是在計算機視覺(jué)領(lǐng)域；而另一方面則是很多科技向善的活動(dòng)，也就是偏科研性的探索。而AI和CV在天文學(xué)領(lǐng)域的應用雖然無(wú)法直接創(chuàng )造利潤，但技術(shù)在其中確實(shí)產(chǎn)生了很大的價(jià)值，同時(shí)對于整個(gè)社會(huì )而言，進(jìn)行科技的前沿探索是有著(zhù)重要意義的。

在騰訊優(yōu)圖接觸到天文臺團隊時(shí)發(fā)現，這里絕非是AI的荒漠。李菂的團隊在場(chǎng)景、數據、業(yè)務(wù)等多個(gè)方面都打造了成熟的機器學(xué)習的算法模型。而優(yōu)圖則在此基礎上與天文臺展開(kāi)合作，首先進(jìn)行的是數據的預處理。因為天文臺一天采集到的原始數據大約有500T，每周有3000萬(wàn)張的信號圖片，數據量巨大，這500T數據的轉換及數據提取難度非常高。同時(shí)，在做一系列的原始信號處理時(shí)，其需要進(jìn)一步的加速，而在合作之后到現在，其處理加速性能提升了一倍以上，預處理更快。

在信號處理的過(guò)程中，優(yōu)圖會(huì )用機器學(xué)習的方式來(lái)尋找疑似樣本，再交給專(zhuān)業(yè)的人員看確認信號來(lái)提升召回率和準確率。在合作之后，雙方還然后通過(guò)新的算法實(shí)現提升，如今其準確率提升也達到了1倍以上，并降低了后期專(zhuān)業(yè)人士的人為篩選的工作量。

AI探星的過(guò)程并非不簡(jiǎn)單，首先深度學(xué)習最核心的是要有海量的已標注數據作為訓練數據，再利用訓練數據來(lái)調和整優(yōu)化模型?？墒翘煳念I(lǐng)域標注的訓練數據相對偏少，訓練面臨很多困難；其次，同樣的天體信號用不同的望遠鏡和設備觀(guān)測，得到的數據和展現形式并不完全一樣。

這兩個(gè)難點(diǎn)的突破主要是基于原有的技術(shù)積累，比如之前的人臉、人體檢測、工業(yè)檢測等，這使得其優(yōu)圖的模型能夠針對海量缺少標注的數據實(shí)現自監督的學(xué)習，最終形成無(wú)標注自監督的解決方案，從而減少有標簽數據的依賴(lài)性；另外對不同場(chǎng)景，不同的設備拍出來(lái)的數據也可以跨域學(xué)習的概念，從而將不同的設備數據整合起來(lái)統一來(lái)幫助訓練。此外，海量的數據帶來(lái)的問(wèn)題不僅僅是訓練的問(wèn)題，還有存儲和計算。此次合作中，雙方將海量的數據存儲到了騰訊云上，并借用騰訊云的計算資源和優(yōu)圖的技術(shù)人員共同完成技術(shù)升級。

03 星辰大海，尋找未來(lái)

“不管是優(yōu)圖還是騰訊公司層面，不是做的每件事情都要考慮它的經(jīng)濟價(jià)值或者收入，它代表了一個(gè)社會(huì )向善的進(jìn)展或者路徑?！眳沁\聲在談及未來(lái)時(shí)表示，探星計劃在推出時(shí)確實(shí)有一個(gè)難題要解決，而解決難題需要提出新的思路和新的想法，而這種全新領(lǐng)域的探索對于A(yíng)I技術(shù)的發(fā)展確實(shí)有一定的幫助，一旦突破了這些問(wèn)題，就會(huì )實(shí)現該領(lǐng)域的技術(shù)提升。

在探星計劃開(kāi)展的幾個(gè)月里，雙方已經(jīng)取得了一定的成果，并發(fā)現了一些脈沖星。而且，國內發(fā)現脈沖星的效率要遠高于其他的機構。

當然，對于騰訊優(yōu)圖而言，除了在各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域沉淀價(jià)值，星辰大海也是未來(lái)發(fā)展的重要方向。FAST是中國獨有的萬(wàn)人計劃，在中國已有的基礎設施和大數據規模之下，FAST每天有大量的數據和宇宙信號待處理，結合騰訊云已有的大數據計算能力能夠得到很好的解決。此外，傳統的搜星算法有很多新的理念和概念，在人工智能里面用到的多模態(tài)技術(shù)遷移到探星領(lǐng)域會(huì )是非常好的思路。這種交叉學(xué)科能夠同時(shí)發(fā)揮基礎設施的優(yōu)勢，又有計算資源和算法的優(yōu)勢發(fā)揮，其結合后會(huì )得到非常好的成果。

吳運聲表示，AI+云會(huì )有兩個(gè)方向，一個(gè)是助力產(chǎn)業(yè)升級，另一個(gè)是助力信息數字化建設。因此，騰訊在過(guò)去的幾年中發(fā)布了大量的單點(diǎn)解決方案，并投入了海量的精力幫助客戶(hù)構建AI解決方案，實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級。但這種做法有很多限制，不僅僅是自身資源的問(wèn)題，還有整體AI能力的規?；陀绊懥Φ臄U大。因此，在WAIC之上，騰訊打造了自己的基礎設施，開(kāi)放了三大AI底層平臺-TI ONE、TI Matrix和TI DataTruth，提供包括算法開(kāi)發(fā)、模型訓練、數據標注和數據處理等一站式開(kāi)放能力，為企業(yè)或個(gè)人開(kāi)發(fā)者提供一站式的智能化、數據化和移動(dòng)化服務(wù)，滿(mǎn)足客戶(hù)降本增效、靈活可用的訴求。

在數字化建設方面，騰訊云對外開(kāi)放了超過(guò)300項的AI原子能力，外部用戶(hù)可以直接來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，并根據過(guò)去的積累，推出了超過(guò)50個(gè)相對來(lái)講比較成熟的解決方案，也是一樣可以直接拿來(lái)使用的產(chǎn)品。而這些方式都是騰訊通過(guò)過(guò)去幾年的發(fā)展，得到的一些沉淀和思考。而這些在整體的思路上，也便如筆者在開(kāi)頭所提到的，通往AI和未來(lái)的路各不相同，但大家終將殊途同歸。

在此次大會(huì )上，騰訊公司高級執行副總裁、騰訊云與智慧產(chǎn)業(yè)CEO湯道生在開(kāi)場(chǎng)致辭中表示，人工智能的最大價(jià)值是“服務(wù)于人”，要讓更多的跨界人才，把AI帶到更多的行業(yè)，產(chǎn)生更大的社會(huì )價(jià)值。筆者也一樣認可這一觀(guān)點(diǎn)，AI的發(fā)展無(wú)論是產(chǎn)業(yè)支持、生態(tài)支持亦或是走向科研或者天文領(lǐng)域，其最終的結果必然是“服務(wù)于人”，可能是當下人的生活，亦可能是未來(lái)人的詩(shī)與遠方，大海星辰。