基礎(chǔ)設(shè)施從2.0到3.0：人工智能革命亟需底層平臺

　　機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的時代已經(jīng)到來。大數(shù)據(jù)、大容量存儲、彈性計算和各類算法的發(fā)展，尤其是在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的發(fā)展，帶來了各類腦洞大開的創(chuàng)新應(yīng)用。

　　在圍棋這樣的復(fù)雜策略游戲中，機(jī)器已經(jīng)勝過人類。圖像識別、語音識別等應(yīng)用更是不在話下。語音智能助手開始普及，全自動駕駛汽車上路測試。然而對于近期機(jī)器學(xué)習(xí)/人工智能的這些發(fā)展，許多討論圍繞的都是算法和應(yīng)用，很少有討論涉及底層基礎(chǔ)設(shè)施。

　　在計算技術(shù)的發(fā)展早期，只有匯編語言專家、編譯器專家和操作系統(tǒng)專家才能開發(fā)簡單的應(yīng)用。目前的情況也很類似，只有獲得統(tǒng)計學(xué)或分布式系統(tǒng)專業(yè)的博士學(xué)位，你才能知道如何開發(fā)人工智能系統(tǒng)并大規(guī)模部署。缺失的環(huán)節(jié)在于加速人工智能開發(fā)的抽象化工具。因此，只有最精英的工程團(tuán)隊才有完整的能力去做這方面工作。

　　另一方面，相對于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的創(chuàng)新，基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展也很落后。簡單來說，作為當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用基礎(chǔ)的系統(tǒng)和工具實際上并不適合未來智能應(yīng)用的演進(jìn)。面向未來，業(yè)內(nèi)需要新工具去釋放人工智能的潛力，讓人工智能更加平易近人、更加實用。所以在基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域，提供智能系統(tǒng)開發(fā)所需的模塊，這將是未來的一座大金礦。

　　從基礎(chǔ)設(shè)施1.0到基礎(chǔ)設(shè)施2.0

　　應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施之間的關(guān)系很微妙，相互限制、相互推動。

　　硬件和系統(tǒng)軟件的發(fā)展帶來了新一類應(yīng)用。這些應(yīng)用不斷完善和成熟，從而對底層資源提出更高的要求，倒逼底層基礎(chǔ)設(shè)施去創(chuàng)新。反過來，基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)化、創(chuàng)新、性價比提升也會帶來顛覆式應(yīng)用，給用戶提供前所未有的體驗。一個典型的例子就是從幻燈片到PPT，再到各種在線圖片社交平臺，例如Pinterest。

　　本世紀(jì)初，商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展基于來自英特爾的x86指令集，來自微軟的標(biāo)準(zhǔn)化操作系統(tǒng)，來自甲骨文的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，來自思科的以太網(wǎng)設(shè)備，以及來自EMC的網(wǎng)絡(luò)存儲工具。亞馬遜、eBay、雅虎，甚至最初版本的谷歌和Facebook都基于這些基礎(chǔ)設(shè)施。這就是科技行業(yè)的“基礎(chǔ)設(shè)施1.0”。

　　然而隨著網(wǎng)絡(luò)的逐漸成熟，網(wǎng)民總數(shù)從1995年的1600萬增長至2015年底的30多億，應(yīng)用對規(guī)模和性能的要求也大幅提升?！翱蛻舳?服務(wù)器”時代的技術(shù)不再適合互聯(lián)網(wǎng)巨頭的需要，無論是從可行性上來看還是從性價比上來看。

　　因此，互聯(lián)網(wǎng)公司開始自力更生。憑借自身的技術(shù)專業(yè)能力以及學(xué)術(shù)界進(jìn)展，谷歌、Facebook和亞馬遜定義了全新一類基礎(chǔ)設(shè)施。這樣的基礎(chǔ)設(shè)施具備如下特點(diǎn)：規(guī)模可擴(kuò)展、可編程、通常是開源的、成本低。相關(guān)技術(shù)，包括Linux、KVM、Xen、Docker、Kubernetes、Mesos、MySQL、MongoDB、Kafka、Hadoop和Spark，定義了云計算的時代。這也被稱作科技行業(yè)的“基礎(chǔ)設(shè)施2.0”。

　　最核心的，這代技術(shù)的設(shè)計目標(biāo)在于，讓互聯(lián)網(wǎng)可以覆蓋數(shù)十億終端用戶，并以高效的方式去獲取并儲存來自這么多用戶的信息。因此，“基礎(chǔ)設(shè)施2.0”的創(chuàng)新導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量的大幅增長。配合并行計算技術(shù)和算法的發(fā)展，我們就看到了當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展。

　　基礎(chǔ)設(shè)施3.0：走向智能系統(tǒng)

　　“基礎(chǔ)設(shè)施2.0”時代的終極問題是：“我們?nèi)绾芜B接世界？”而當(dāng)前的問題更多的是：“我們?nèi)绾卫斫馐澜纾俊?/strong>

　　這其中的差別，即“連接”和“認(rèn)知”，可以解釋人工智能與上代軟件的關(guān)鍵不同。代碼自身的“認(rèn)知能力”顛覆了傳統(tǒng)編程模式。在傳統(tǒng)應(yīng)用中，程序邏輯是寫死的，而在人工智能應(yīng)用中，算法通過對大數(shù)據(jù)的分析自己得出邏輯。隨后，這些邏輯被用于決策和預(yù)測。

　　這樣做的結(jié)果就是“智能”應(yīng)用。但實際上，這類應(yīng)用的誕生需要大量數(shù)據(jù)，并且耗費(fèi)巨大的計算資源。這些限制因素導(dǎo)致人工智能很難被通用化，從而符合70年前馮·諾依曼提出的計算范式。所以，人工智能代表了一種基礎(chǔ)性的新架構(gòu)，要求我們重新思考基礎(chǔ)設(shè)施、工具和開發(fā)實踐。

　　到目前為止，人工智能領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新仍集中于新算法、模型訓(xùn)練技術(shù)和優(yōu)化方法。此外，人工智能系統(tǒng)中只有很少一部分的代碼用于學(xué)習(xí)和預(yù)測，而最麻煩的部分在于準(zhǔn)備數(shù)據(jù)、開發(fā)功能，讓分布式的基礎(chǔ)設(shè)施能夠運(yùn)行，從而規(guī)模化地執(zhí)行任務(wù)。

　　如果想要成功開發(fā)并部署人工智能應(yīng)用，那么就需要協(xié)調(diào)多個離散的系統(tǒng)，設(shè)計精密的流程。首先，你需要消化數(shù)據(jù)，去蕪存菁，給數(shù)據(jù)打上標(biāo)簽。隨后，為了實現(xiàn)預(yù)測，你必須確定適當(dāng)?shù)奶匦?。最后，開發(fā)者必須訓(xùn)練模型并驗證、部署、持續(xù)優(yōu)化。整個過程可能需要幾個月時間，即使是技術(shù)最專業(yè)的組織也是如此。