賈揚清，浙江上虞人，畢業(yè)于清華大學自動化系，

在加州大學 Berkeley 分校獲得計算機博士學位，目前擔任阿里計算平臺掌門人。

最近幾年深度學習的流行，大家一般認為是從2012年 AlexNet 在圖像識別領域的成功作為一個里程碑。AlexNet 提升了整個業(yè)界對機器學習的接受程度：以前很多機器學習算法都處在“差不多能做 demo ”的程度，但是 AlexNet 的效果跨過了很多應用的門檻，造成了應用領域井噴式的興趣。

當然，任何事情都不是一蹴而就的，在2012年以前，很多成功的因素已經(jīng)開始逐漸顯現(xiàn)：2009年的 ImageNet 數(shù)據(jù)庫奠定了大量標注數(shù)據(jù)的基礎；2010年開始，IDSIA 的 Dan Ciresan 首次用 GPGPU 進行物體識別；2011年，北京的 ICDAR 大會上，神經(jīng)網(wǎng)絡在中文離線識別上大放異彩。就算是 AlexNet 中用到的ReLU層，早在2001年神經(jīng)科學的文獻中就有提及過。所以，一定程度上說，神經(jīng)網(wǎng)絡的成功也是一個水到渠成的過程。2012年以后的事情，大家可以讀到很多，這里就不再贅述。

01

成功與局限

在看待神經(jīng)網(wǎng)絡成功的同時，我們也要進一步深挖其背后的理論背景和工程背景，為什么神經(jīng)網(wǎng)絡和深度學習在幾十年前失敗，但是現(xiàn)在卻成功了？它成功的原因是什么？而它的局限又在什么地方？我們這里只能片面地說幾個重點：

成功的原因，一點是大數(shù)據(jù)，一點是高性能計算。

局限的原因，一點是結構化的理解，一點是小數(shù)據(jù)上的有效學習算法。

大量的數(shù)據(jù)，比如說移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，以及 AWS 這樣低成本獲得標注數(shù)據(jù)的平臺，使機器學習算法得以打破數(shù)據(jù)的限制；由于 GPGPU 等高性能運算的興起，又使得我們可以在可以控制的時間內(nèi)（以天為單位甚至更短）進行 exaflop 級別的計算，從而使得訓練復雜網(wǎng)絡變得可能。要注意的是，高性能計算并不僅限于 GPU ，在 CPU 上的大量向量化計算，分布式計算中的 MPI 抽象，這些都和60年代就開始興起的 HPC 領域的研究成果密不可分。

但是，我們也要看到深度學習的局限性。今天，很多深度學習的算法還是在感知這個層面上形成了突破，可以從語音、圖像，這些非結構化的數(shù)據(jù)中進行識別的工作。在面對更加結構化的問題的時候，簡單地套用深度學習算法可能并不能達到很好的效果。有的同學可能會問為什么 AlphaGo 和 Starcraft 這樣的算法可以成功， 一方面，深度學習解決了感知的問題，另一方面，我們也要看到還有很多傳統(tǒng)的非深度學習算法，比如說 Q-learning 和其他增強學習的算法，一起支撐起了整個系統(tǒng)。而且，在數(shù)據(jù)量非常小的時候，深度學習的復雜網(wǎng)絡往往無法取得很好的效果，但是很多領域，特別是類似醫(yī)療這樣的領域，數(shù)據(jù)是非常難獲得的，這可能是接下去的一個很有意義的科研方向。

接下去，深度學習或者更廣泛地說，AI 這個方向會怎么走？我個人的感覺，雖然大家前幾年一直關注AI框架，但是近年來框架的同質化說明了它不再是一個需要花大精力解決的問題，TensorFlow 這樣的框架在工業(yè)界的廣泛應用，以及各種框架利用 Python 在建模領域的優(yōu)秀表現(xiàn)，已經(jīng)可以幫助我們解決很多以前需要自己編程實現(xiàn)的問題，因此，作為 AI 工程師，我們應該跳出框架的桎梏，往更廣泛的領域尋找價值。

02

挑戰(zhàn)

往上走，我們會遇到產(chǎn)品和科研的很多新挑戰(zhàn)，比如說：

傳統(tǒng)的深度學習應用，比如說語音、圖像等等，應該如何輸出產(chǎn)品和價值？比如說，計算機視覺現(xiàn)在基本還是停留在安防這個層面上，如何深入到醫(yī)療、傳統(tǒng)工業(yè)，甚至社會關愛（如何幫助盲人看見這個世界？）這些領域，是不僅需要技術，還需要產(chǎn)品的思考的。

除了語音和圖像之外，如何解決更多問題。在阿里和很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中有一個“沉默的大多數(shù)”的應用，就是推薦系統(tǒng)：它常常占據(jù)了超過80%甚至90%的機器學習算力，如何將深度學習和傳統(tǒng)推薦系統(tǒng)進一步整合，如何尋找新的模型，如何對搜索和推薦的效果建模，這些可能沒有像語音和圖像那么為人所知，卻是公司不可缺少的技能。

即使在科研方向，我們的挑戰(zhàn)也剛剛開始：Berkeley 的教授 Jitendra Malik 曾經(jīng)說，“我們以前是手工調算法，現(xiàn)在是手工調網(wǎng)絡架構，如果囿于這種模式，那人工智能無法進步”。如何走出手工調參的老路，用智能提升智能，是個非常有意思的問題。最開始的 AutoML 系統(tǒng)依然停留在用大量算力暴力搜索模型結構的層面上，但是現(xiàn)在各種更高效的 AutoML 技術開始產(chǎn)生，這是值得關注的。

03

機會

往下走，我們會發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的系統(tǒng)、體系結構等知識，計算機軟件工程的實踐，會給 AI 帶來很多新的機會，比如說：

傳統(tǒng)的 AI 框架都是手寫高性能代碼，但是模型如此多變，新的硬件平臺層出不窮，我們應該如何進一步提升軟件效率？我們已經(jīng)看到有通過編譯器技術和傳統(tǒng)的人工智能搜索方法來反過來優(yōu)化AI框架，比如 Google 的 XLA 和華盛頓大學的 TVM，這些項目雖然處于早期，但是已經(jīng)展現(xiàn)出它們的潛力。

平臺如何提升整合能力。在開源領域，大家的做法是一個人，一臺機器，幾個 GPU ，訓練比較學院派的模型。但是在大規(guī)模應用中，我們的數(shù)據(jù)量非常大，模型非常復雜，集群還會出現(xiàn)各種調度的挑戰(zhàn)（能不能一下子就要求256個 GPU ？計算資源是否可以彈性調度？），這些對于我們自己的機器學習平臺，以及云上向客戶提供的服務，都提出了非常多的挑戰(zhàn)。

如何進行軟硬件的協(xié)同設計。在深度學習的計算模式開始逐漸固化的時候（比如說 CNN ），新硬件和特殊硬件（比如 ASIC ）的優(yōu)勢就開始體現(xiàn)出來了。如何實現(xiàn)軟硬件的協(xié)同設計，防止“硬件出來了，不知道怎么寫程序”或者“模型已經(jīng)變了，硬件一出來就過時了”這樣的問題，會是將來幾年中很大的方向。

人工智能是一個日新月異的領域，我們有一個笑話說，2012年的科研成果，現(xiàn)在說起來都已經(jīng)是上古時代的故事了。快速的迭代帶來的大量機遇和挑戰(zhàn)是非常令人興奮的，無論是有經(jīng)驗的研究者還是新學 AI 的工程師，在當今云化，智能化的年代，如果能快速學習并刷新算法和工程的各種挑戰(zhàn)，就可以通過算法創(chuàng)新引領并且賦能社會各個領域。這方面，人工智能領域開源開放的各種代碼，科研文章和平臺給大家創(chuàng)造了比以前更容易的入門門檻，機遇都掌握在我們自己手中。