芯片、人工智能……硬科技之战里，国内能跑出哪些颠覆者？

回望历史,人类社会的每一次跨越式进步,都伴随着颠覆性的科技创新。这种创新往往不单纯源于产业需求,而是科研领域长期耕耘的结果。一般认为,颠覆性科技创新会经历20年左右的快速迭代,并为产业发展带来长达30年的深远影响。

纵观各个科技领域,颠覆性创新每隔数年便会出现一次。过去十多年间,电动汽车的突破正在改变传统汽车行业,推动可持续能源转型;可重复利用的火箭正在引发航天技术的变革,大幅降低人类探索太空的成本。

“钢铁侠”Elon Musk创立的特斯拉和SpaceX,都当之无愧地成为了颠覆性创新的引领者。

引领者该如何定义?或许没有标准答案,但回顾特斯拉、SpaceX的发展历程,我们依稀可以看到这样的影子:重视原创,坚持做长期的技术创新;勇于投入基础设施建设,让颠覆性技术更高效、更低成本普惠社会;拥有不断突破边界、改变未来的情怀。

今天,人工智能、5G等正在成为新一轮的科技创新潮流,其中又将会诞生怎样的引领者?

重视原创,颠覆性技术创新需要长期主义

人类在1969年首次登上月球,但是在此后的52年却再也没有踏出过地球轨道。

“人们误以为技术会自动提升,但事实上,技术本身是会退化的,只有当很多人投入大量精力努力去改善技术时,才有可能提升技术。”在2017年的一次访谈中,Elon Musk表达了对科技创新的看法。

颠覆性技术产生后,必须进行不断迭代夯实基础,通过持续的验证和改良,才能够从局部的突破走向大规模的产业应用,持续创造价值。

2020年初,《日本经济新闻》的一篇报道认为:特斯拉的电子技术已经领先丰田和大众6年。

其中的核心就在于一个被称为Hardware 3的小东西——包含两块专用AI芯片的汽车集成中央控制单元。

Hardware 3是特斯拉自主设计的智能驾驶神经网络计算机,使其产品彻底摆脱了对英伟达硬件算力的依赖,成本更低的同时处理速度却提高10倍。

借助Hardware 3,特斯拉成为全球首个可以研发芯片的整车企业,不仅大大减少了汽车中电子控制单元ECU的数量,也对汽车产业链产生了巨大影响。

在今年的“AI DAY”上,特斯拉更进一步展示三项黑科技:用于自动驾驶神经网络训练的超级计算机Dojo、FSD全自动驾驶芯片D1和特斯拉机器人Tesla Bot。

这三项科技中,前两项都是底层原创技术,无疑正是一种长线战略思维的体现。

结果是特斯拉不仅在电子技术上领先,也成功地将动力电池组的价格由早期的588美元/千瓦时,降至80美元/千瓦时;让主流车型Model 3的电机成为行业中重量最轻、成本最低,但输出功率却是最大的……

通过不断夯实底层技术布局,特斯拉早已不是一家单纯的“电动车企”,而是进化成同时掌握数据、算法、算力,整合软硬件产业闭环的高科技公司。

有所成就的企业都积淀于长期的原创技术布局和创新,这正是引领者具备的第一个特质。

凭借对原创的长期坚持,特斯拉做出了很多第一,不断定义行业,始终位居电动汽车行业领跑者位置。

凭借在火箭发动机、回收等领域的长期高密度创新,SpaceX使得单次火箭发射成本降低50%,短时间内迅速成长为估值超过千亿美元大关的私营航天公司。

中国人从不缺少创新精神,当世界还惯性地沉浸在美国企业引领的科技创新浪潮时,中国公司也开始更多站到了坚持原创、推动颠覆性技术变革的舞台上。

2006年,在香港科技大学攻读硕士学位的汪滔创办大疆创新,致力于直升机航模和多旋翼飞行器飞控系统的研发。经过6年积累,2012年第一代大疆“精灵”面世,这款“开箱即飞”的四旋翼无人机通过遥控器或智能手机即可让普通人灵活控制,让大众用一种全新的视角观看周围的世界。

可以说大疆创新以原创技术开辟了民用无人机市场,是从0到1的创新。截至2020年5月,大疆创新累计申请专利12900余件,其中PCT国际申请4260件,连续四年PCT专利申请量国内前十。 

十年磨一剑,大疆创新站在了行业之巅,发展成为空间智能时代的技术、影像和教育方案引领者。

再看人工智能领域,有家企业也有着鲜明的“坚持原创”标签。在其一个多月前递交的招股书中,简单用“第一”搜索就能找出大量硬核科技成果:

2014年,商汤科技创始团队凭借原创的AI算法在人脸识别方面首次超越人眼,成为人工智能产业化应用的重要里程碑。

2016年,凭借原创的AI+AR技术,商汤科技成为第一家帮助移动应用程序实现交互式增强现实及混合现实效果的AI公司,并由此开启了一个美颜拍照、特效视频直播的互娱大时代。

2019年,商汤凭借创造多个行业第一的原创深度学习算法,全球第一个将刷脸支付技术集成到超过1000万人口特大城市地铁售票系统中,以支持非接触式快速进出站。

深厚的科研能力积累、大量的顶尖人才,都是AI这个行业实现长期发展,构建核心竞争力的基础。

商汤科技在成立之初就招募了大量AI领域顶尖人才,截止目前,商汤已拥有40名教授、3593名技术研发人员,其中包括250多名博士和博士候选人,是亚洲最大、最高水平的研究团队之一。此外,商汤科技也是中国很早就投入自建超算中心和自研深度学习框架的AI企业。

目前,商汤科技成立7年,累计获得70多项全球人工智能领域竞赛冠军,发表600多篇顶级学术论文,并拥有8000多项人工智能专利及专利申请。

正是这种厚积薄发、持之以恒的长期主义精神,推动了大疆、商汤这些中国公司能够不断解锁新的行业和场景,推动技术在多领域的持续创新和落地。

投入基础设施建设解决技术的通用性和经济性问题

技术是驱动力,但基础设施才是通往目标的关键手段,这一过程要解决的两大重要问题就是通用性和经济性。

一项技术的含金量,决定了它能够带来多大程度的创新与颠覆,而一项技术的通用性和经济性,则决定了它能否做到规模化普及,让人们能够用更低的成本享受技术带来的价值。前者取决于技术的“破坏性”程度,而后者则仰赖于发展技术的基础设施。

只有实现技术的规模效应,才能带来经济效益的提高。能够预见这一点并敢于实践,是引领者的第二项特质。

上个世纪,Wintel联盟通过对PC产业模式底层的优化,提高了PC推陈出新的效率,并降低单位价格,使PC真正进入千家万户。今天,智能手机也在很大程度上得益于Android与ARM在底层的紧密协同,让普通老百姓都能够享受移动互联网和移动智能的红利。

在汽车领域和航天领域,特斯拉和SpaceX的发展,我们也能看到基础设施对提升效率和经济性的积极意义。

尽管电动车非常有利于节约能源和减少二氧化碳排放,并能更好承载智能化需求,但真正推动电动车普及的关键,还在于电池续航能力以及充电桩的数量。

所以,除了持续改善电池技术外,特斯拉一直在不遗余力地铺设充电桩这项基础设施。

2012年以来,在不到10年时间里,特斯拉在全球铺设了25000个充电桩,极大改观了大众对电动车的里程焦虑问题,甚至改变了人们的出行习惯。

而对于Elon Musk移民火星的设想,大幅降低进入太空飞行的费用是必经之路,为此,SpaceX一直在不遗余力地降低火箭发射成本,并成功研究出可回收复用的发射系统。

在这个方面,华为的做法也一直为业界所称道。华为30多年专注于通信市场,而且是“对准一个城墙口持续冲锋”。华为持续的高额研发投入非常引人关注,2020年华为研发投入1418.93亿元,研发费率15.9%,同比增长7.8%。其中很多费用投在了解决前沿性、通用性问题的基础研发上。

以5G商用为例,2019年全球5G首波市场迎来规模商用,5G建网的经济性成为全球运营商共同关注的热点。由于华为5G MIMO技术能实现与LTE 1:1共站建设,极大降低5G网络建设的每比特成本和部署成本,能很好地帮助运营商高效实现用户的极致体验。国际知名运营商的订单纷至沓来。

5G时代万物互联,远程控制、远程医疗、智慧工厂等各种各样的5G应用都需上行低时延、大带宽、高可靠覆盖能力来支撑。华为的5G超级上行解决方案,解决了“扩充上行带宽,提升边缘覆盖,缩短网络时延”的难题,是无线通信又一个重大的产业创新。

华为还提前布局了5G MEC(Multi-Access Edge Computing)技术,这是5G在移动网络边缘更好使能各行各业的关键,包含业界领先的联接能力,计算增强能力,跨通信、工业、信息综合应用,商业前景广泛。包括鸿蒙系统和海思芯片,都是华为在基础设施方面的努力。

人工智能基础设施建设则更加复杂。作为引领颠覆性创新的基础技术,人工智能基础设施需要满足各行各业对AI的各类需求,将海量数据原料的价值进行充分提取和吸收,反哺给各个行业带来新的效能和生产力的提升。

然而,随着人工智能的应用场景和需求越来越碎片化、长尾化,传统定制化的人工智能算法模型开发路线正在面临成本高昂、效率低下等问题。通用性和经济性不足,阻碍人工智能的发展。

与此同时,过往10年最好的AI算法对于算力的需求也几乎增长了100万倍,特别是随着人工智能通用大模型逐渐成为行业共识,对算力更提出了无止境的需求。

因此,人工智能基础设施是一个体系化的基础设施,它不仅需要以强大的算力为根基,还要在此基础上,实现高效的数据管理,做好存取、加密、脱敏等工作,并打通算法模型从数据标注、训练、部署、测试的全链路自动化流程,最终做到算力、算法、数据的有机整合,最大化降低单个人工智能算法模型的生产成本。

经过7年原创技术研发,商汤作为国内人工智能企业的领头羊,打造出一套名为SenseCore AI大装置的人工智能基础设施,能够低成本、大规模生产人工智能模型。

在算力层,AI大装置以3740 Petaflops计算能力的商汤智算中心AIDC为中心,整合商汤自研STPU等计算训练芯片和各种底层传感器为基础,为算法模型的分析、低成本训练、大规模数据管理提供支撑。

位于上海临港的商汤智算中心(AIDC)

在平台层,则借助商汤自主原创的深度学习训练框架SenseParrots和高性能计算引擎SensePPL等,实现从数据存储、标注到模型训练、生产、部署、测试的全链路、批量化过程。

最后在算法层,通过已批量生产出的超过22000个算法模型,提供解决各行各业大量长尾问题的算法模块。

SenseCore并非一个孤立平台,而是和行业形成相互促进技术迭代和升级的闭环。每一次SenseCore的升级,商汤针对不同领域垂直行业的软件平台都会同步升级。同时,垂直行业的场景和反馈也会加速SenseCore的进化。

此外,SenseCore也为构建人工智能大模型提供了更加可靠的支撑,只需依靠小样本,就可以针对不同行业领域的细分场景,快速迭代出优质的模型算法,实现对长尾应用需求的满足。

受益于SenseCore的发展,2019年至2021上半年,商汤科技研发人员每人年均生产AI商用模型数量从0.44个提高到5.24个,效率提高了11倍。

AI大装置的出现,将打造一条从根本上提升AI研发效率和经济性、降低各种要素成本的创新路径,使得AI企业能够提供通用化、规模化的解决方案,为AI规模化发展打下坚实基础,让AI变得像“水、电、网络”一样更普惠。

打破边界,多一分改变未来的情怀

Elon Musk所追求的最大梦想就是移民火星。

为此,他早年卖掉PayPal套现1.8亿美元后,就成立了火箭公司SpaceX,因为把人类送到火星一定先要造出高性价比的星际运输工具;而移民火星,又必须要掌握关键能源技术,为此Musk又投资了特斯拉,还鼓励自己的兄弟成立专门研发太阳能供电系统的SolarCity。

此外,为了在新星球上建立更高效的运输及通讯系统,马斯克又先后成立了创新运输公司The Boring Company(在真空隧道中,建造高速列车)和Starlink(依靠大量卫星实现通信)。

为了伟大目标多领域布局、多维度创新,往往会收获大量交叉创新成果,降低边际成本。比如,特斯拉的超级电动超跑Roadster 2就借助SpaceX的航天科技,实现了比超级跑车布加迪更低的风阻系数,成为新的性能顶峰。

面对激动人心的未来,不断打破边界,正是引领者的第三个特质。

当前的人工智能发展正在从单一领域、单一应用,逐渐向通用化方向演进。跨行业边界,往往能够带来更大的技术创新。

例如,智慧城市建设中存在大量长尾场景。如城市防火、垃圾抛洒、共享单车乱停放、违规养犬、危化品泄露等等,这些各式各样、低频的小微问题,往往数据量小,却需要种类繁多的专门的算法去解决,费时费力费钱却时常效果不佳。

然而,智慧城市中涉及的大量人、车、物、场之间各种复杂的感知和决策问题,也有很多存在于智能汽车的应用场景中,这些问题借助自动驾驶在城市场景中的真实路测,就能够积累充足的数据和样本为智慧城市中的各类极端场景挑战提供解决路径。

智慧城市和自动驾驶虽然场景不同,但把两者连接起来就能够相互突破各自的算法能力边界,也有利于推动人工智能通用大模型的构建,从而以更高的维度,让城市管理的高度智能化和L4级自动驾驶的最终实现成为可能。

在中国,海量的数据和多样化的应用场景,为人工智能的发展提供了天然优势,怎样把这样的优势用好,让AI的发展跳出单一赛道,让创新边界更多地打开,是中国AI企业需要深入思考的问题。

在商汤科技提交的招股书中,详细介绍了在大量行业的实践。商汤科技的业务涵盖智慧商业、智慧城市、智慧生活、智能汽车四大板块,细分来看涉及多达10余个细分领域。例如:

在智慧城市领域,商汤用AI技术赋能119个城市,包括支持了11个人口超过1000万的特大城市的城市管理。

在智能汽车领域,商汤已经与30余家汽车公司合作,并获选为50多个车型的供货商在未来数年内向其2000多万辆汽车供应AI产品。

在智慧医疗领域,商汤面向智慧医疗推出的SenseCare平台,支持涵盖13个身体部位及器官的诊断,与中国的16家三甲医院达成合作。

这些应用子领域的成果,实际上能够把很多不同的行业线在横向上拉通起来,打破行业边界,让诸多创新之流汇聚成海,为AI的整体进步贡献力量。AI最显著的特点,或者说最终的落点,是赋能百业。因为,AI的未来是通用化。

后记

重视原创和长期主义、以解决技术通用性和经济性为前提投入基础建设、不断打破边界。过去十多年来,得益于互联网和移动互联网的发展浪潮,中国科技产业催生出一批坚持颠覆性创新,富有远见的企业,造就了大量的新兴服务模式,以中国速度创造了一个又一个奇迹。

如华为扎根通信领域,坚持原创技术研发,持续投入基础研究和核心技术突破,积极参与世界范围的产业技术规范制定,在5G通信技术阶段已成为全球通信市场发展的引领者。

再如大疆创新,十年磨一剑,硬生生地开辟了消费级无人机市场。通过原创“黑科技”引领着民用无人机市场的发展,给人们观察世界增添了新的视角,让大众生活更加美好。

面向未来,业界普遍认为,芯片、人工智能等更硬核的科技创新将主导我国科技产业发展的下一个十年,近期国家也相继推出多重政策激励硬核科技创新。以商汤科技为代表的新一批高新科技企业,也正在成为我国科技创新的一面旗帜,它们未来的发展值得关注。

千锤百炼始成钢,大浪淘沙始出金。伴随大量硬科技企业的不断涌现,我国科技创新新十年的序幕也正在拉开。作者：豹变 李鑫 编辑 刘杨