“硬科技”產業光砸錢不行,得砸數學家

今年兩會前,馬化騰曾發表口頭預告:騰訊未來要拿出10億元建立基金,啟動“科學探索獎”,支持數學、物理等基礎科學的研究。

更早前的2016年,包括馬化騰、李彥宏、丁磊、徐小平在內的中國互聯網工業界“大佬”組團捐贈了“未來科學大獎”,單項獎金100萬美元,承諾連續捐10年。

當被問起捐款原由時,馬化騰說:“這麼好的事情怎麼能沒有我?”他希望讓數學、生命科學等基礎科學領域成為新的時尚。

“硬科技”產業光砸錢不行,得砸數學家

然而,“硬科技”產業光砸錢不行,得砸數學家。

近年來,從高端製造需要的材料科學,到物流、交通和智慧城市離不開的運籌學,到安全技術所依賴的密碼學,再到直接卡住人工智能進展的算法層的思想革新,“硬科技”在工業界的落地,處處呼喚著數學。

去年以來引起中國普通民眾關心的半導體產業,正急需數學的貢獻。

在芯片設計、製造的繁複流程中,每個微小差別——比如不同的組件尺寸、組件材質、元器件排布等——都可能使芯片性能產生巨大差異,所謂“失之毫厘謬以千里”。

而數學的引入,則能在仿真和模擬環節代替成本高、耗時長的真實實驗,提前預判芯片的效果。

目前,科學家已找到了許多描述半導體特性的數學方程,但是在求得精確解上,數學家仍束手無策,只能藉由計算機得到近似解。隨著芯片製造難度的升級,工業界急需找到更優的計算方法。

在對新型燃料電池、高端裝備、高端製造影響深遠的材料科學領域,科學家也在呼喚數學家的跨學科援助。

如離散幾何分析極有可能助力對納米多孔材料的研究,這一材料在研發新型催化劑上有廣泛的應用前景,而新型催化劑又有可能攻克氫燃料電池的應用難題,從而帶來新一輪的汽車革命。

而如今大熱的人工智能領域,數學缺席的瓶頸感格外明顯。

業界對過去一年的人工智能有一個評價:2018年,人工智能的進展就是沒有進展。

《浪潮之巔》作者、硅谷風險投資人吳軍有一個判斷:“人工智能技術20年內不會有大突破,因為今天的人工智能已經用光了40年來所積累的技術紅利。”

這要追溯到神經網絡、深度學習方法的緣起。上世紀70年代,計算機科學家就開始研究神經網絡在推進人工智能上的可行性。

在《甲小姐對話特倫斯》一文中我們曾提到,當時,人工智能開山鼻祖之一馬文·明斯基認為神經網絡有數學上的侷限性,在他的權威震懾下,神經網絡在此後近40年裡一直無緣主流。

2012年之後,主流快速翻轉,深度學習在“大算力+大數據”加持下獲得神速進展,功能主義取代理論體系成為人工智能領域的尚方寶劍,但花開遍地後,卻遇到了能力進一步提升的關卡。

關卡背後的深層原因是,神經網絡和深度學習,是對以邏輯、規則為基礎的“建制派”的顛覆:好處是在結合大數據之後效果立竿見影;壞處則是深度學習成了一個人們只知其然而不知其所以然的“黑匣子”,效果顯著,卻缺乏數學理論支持。

到2016年,人工智能領域的頂級賽事ImageNet中的神經網絡層數已達到了1207層,工程思維一度蓋過科學思維,但要想進一步發揮作用,沒有底層理論支撐很難突破。

“硬科技”產業光砸錢不行,得砸數學家

在2017年的中國計算機大會(CNCC 2017)上,首位華人菲爾茲得主、哈佛大學終身教授丘成桐曾從數學家的角度發出提醒:

人工智能需要一個堅實的理論基礎,否則它的發展會有很大困難。

如今,中國工業界對攀登人工智能高地躊躇滿志,在應用領域也是“形勢一片大好”,誕生了諸多知名的業界公司,但卻面臨著丘成桐提及的“基礎不牢”的隱憂。

上週五接受《經濟觀察報》採訪時,中國科學院院士、清華大學教授張鈸提到了中國人工智能領域目前仍長於跟隨,不擅拓荒:

我們的從眾心理很嚴重,比如在人工智能領域,深度學習很熱,發表論文的作者中幾乎70%是華人,但是其他非熱門領域,包括不確定性推理、知識表示等幾乎沒有華人作者。這就是從眾扎堆,不願意去探索“無人區”。

當被問及瓶頸該如何突圍時,張鈸院士給出了兩個方向:“一是數學,二是腦科學。”

何時可以迎來突圍?

院士的回答,真誠中有一點無奈:

“很難預計,我們也很著急。”

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甲子光年ID:jazzyear

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