如何定義 未來計算

李佳師

當馮·諾依曼和阿蘭·圖靈發(fā)明計算機的時候，一定沒有想到計算機會在后來演變得如此絢爛繽紛，成為人腦的無限延伸，如此深刻地改變人們的生產(chǎn)和生活。然而，計算機產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在又來到一個十字路口。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)計算機正在不斷逼近天花板，另一方面類腦計算、量子計算正不斷向我們走來。在這樣一個背景下，我們如何來看清未來、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世界計算機大會在長沙舉辦，來自全球計算機界的數(shù)千位科學家和企業(yè)家在會上碰撞觀點，透露出計算機產(chǎn)業(yè)的前沿趨勢。

每一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都有自己的規(guī)律，未來的計算機世界將遵循什么定律？在計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾十年間，摩爾定律一直暢行無阻，現(xiàn)在有觀點認為摩爾定律逼近了極限。中國工程院院士、中國電子科技集團有限公司總經(jīng)理吳曼青在演講中談到了計算機產(chǎn)業(yè)的兩個定律，其一是摩爾定律。他認為新的摩爾定律超越舊摩爾定律的時代已經(jīng)來臨，過去的摩爾定律是要讓一個芯片上擠滿了電路，而在未來是要讓芯片上擠滿功能。他談及的另一個定律是梅特卡夫定律，即網(wǎng)絡的價值與節(jié)點數(shù)的平方成正比，基于這個定律人們會追求越來越多的連接數(shù)。這兩個定律其實在主導兩個世界：一個是微觀世界，另一個是宏觀世界。微觀世界會變得越來越小，從7個納米到5個納米再到3個納米的世界。而宏觀的世界會越來越大，不僅僅萬物會互聯(lián)，人被包含在其中，與此同時虛擬和現(xiàn)實也在融合，機器和機器、機器和人、人和人之間都將實現(xiàn)協(xié)同共享，而這樣的世界演變，時間和空間都將被壓縮。

對關于未來的定律，北京大學教授、工業(yè)和信息化部原副部長楊學山表達了不一樣的觀點，他認為梅特卡夫定律在感知物聯(lián)系統(tǒng)中并不適用。“因為梅特卡夫定律是網(wǎng)絡的效應，是節(jié)點的平方，可是在感知和物流的過程中，網(wǎng)絡的效應是給定的，不是增加了節(jié)點就能增加效應。增加節(jié)點如果邏輯過程模型沒有處理好，它就是噪音，不僅不增加價值，反而是增加了噪音，還要通過力波來解決。”楊學山表示，所以在物聯(lián)網(wǎng)時代還將有新的定律出現(xiàn)，需要在更大、更多的維度進行更深層次的思考。

除了影響計算機世界和未來世界的“定律”，科學家們談到的另一個熱門話題是“腦”。互聯(lián)網(wǎng)時代的“腦”是Windows+Intel，移動互聯(lián)時代的“腦”是Android+ARM，那么機器人時代的“腦”應該是什么樣子的呢？新操作系統(tǒng)和新微處理器應該是什么樣的呢？從操作系統(tǒng)來看，今天的軟件應該無法適應，因為今天的軟件管理的是單個機器人，而未來我們所面臨的是群體機器人，面對未來的計算，我們要計算萬物，必須要有全新的突破性思維。

當我們希望在計算機領域獲得更大的突破，推動更大的變革，需要在數(shù)學上下更大的功夫，需要更多人來關注和重視數(shù)學。中國科學院院士、中國工業(yè)與應用數(shù)學學會理事長張平文認為，數(shù)學與計算機相比不一樣的地方在于，數(shù)學是基礎、是原創(chuàng)性，需要天賦;而計算機是工具，它注重的是實用，屬于工程類。“而新一代信息技術的原創(chuàng)性它高度依賴于數(shù)學。”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，而任正非之所以重視數(shù)學是因為在華為的發(fā)展過程中，幾次突破都與數(shù)學有密切關系。比如華為從2G到4G的融合算法是俄羅斯數(shù)學家解決的，華為的5G根基來源于土耳其數(shù)學家Arikan的數(shù)學研究，華為在他的基礎上將其發(fā)展成為現(xiàn)在5G，所以華為非常重視數(shù)學。

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

“計算機深刻地改變了世界，計算機也使得數(shù)學與實際需求的距離更近，計算機在運行的過程中間，它要使用模型、算法、數(shù)據(jù)、結構等等，這些都要數(shù)學的深度介入。” 張平文表示，人工智能之所以如此火熱就是因為深度學習所帶來的，而深度學習既是一個模型，也是一個算法，深度學習為什么算得好、算得對，需要數(shù)學家的工作。同樣現(xiàn)在熱門區(qū)塊鏈本質和基礎數(shù)學的代數(shù)幾何有密切聯(lián)系，它實際上是一個信息安全的算法。新時期、新一代的信息技術實際需要更多原創(chuàng)性研究，它使得數(shù)學的作用進一步凸顯。

張平文同時透露，中國工業(yè)與應用數(shù)學學會總部辦公基地今年5月在長沙經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)開區(qū)揭牌，中國工業(yè)與應用數(shù)學學會的目標就要是建立數(shù)學界和工業(yè)企業(yè)界之間的聯(lián)系，解決經(jīng)濟發(fā)展與技術進步面臨的各種數(shù)學問題。

需定義邊界和保護規(guī)則

當我們積極推動計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動數(shù)字化革命，推動未來技術變革，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世界計算機大會的分論壇上表示，19世紀、20世紀的工業(yè)革命讓世界進行了重組，改變我們的生活方式，促進了創(chuàng)新，有了鐵路和超音速的飛機。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，技術發(fā)展的速度之快，我們不僅僅需要思考技術變革帶來的種種益處，同樣需要思考技術帶來的其他影響、確立技術的價值觀。

“英國之所以建立了人工智能設計院，就是希望企業(yè)界、社會、學術界一起合作協(xié)作，與立法人員的思想結合，帶來正面積極的影響，現(xiàn)在是技術推動社會快速轉型的時代，我們需要正確的技術價值觀。” Emma Wright透露，今年早些時候40多個國家簽署了OECD的AI原則，在接下來的G20的會議上還將會有進一步AI相關條約簽署。

我們正在進入萬物互聯(lián)的數(shù)據(jù)時代，當一切都變得數(shù)據(jù)化，當數(shù)據(jù)成為我們這個時代發(fā)展的重要能源，我們應該如何來維護數(shù)據(jù)的安全？這看起來是老生常談的話題，但關乎整個世界的安全，關乎每一個人的安全，我們有沒有更好的技術與方式來利用數(shù)據(jù)？

加拿大信息理論與應用研究主席、加拿大皇家科學院院士、加拿大工程院院士楊恩輝認為“數(shù)據(jù)自保”將是數(shù)據(jù)利用與數(shù)據(jù)保護的一個很好方式。“我們希望網(wǎng)絡空間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)絡系統(tǒng)已經(jīng)不可能永遠安全，那么數(shù)據(jù)安全才是所有網(wǎng)絡安全中的重中之重，只要數(shù)據(jù)在，它的價值就會存在。讓數(shù)據(jù)具有自身保護自己的能力，如何實現(xiàn)？楊恩輝以手機為例，表示就是將密碼學運用到各個環(huán)節(jié)，建立一個安全的閉環(huán)鏈，鏈的兩端可以信任的是兩個主體，一是用戶本身，一個是可執(zhí)行環(huán)境，在操作系統(tǒng)中加入一個安全模塊，數(shù)據(jù)自保一旦啟動以后，每一次照的照片自動加密，一個照片一個密鑰， 進行強網(wǎng)絡控制，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，又會智能的讓它進來，加解密，全部透明，所以合法的個人用戶習慣并沒有一點影響。

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