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353正在蓬勃發(fā)展的人工智能（AI）技術(shù)，需要大量的AI人才，這讓AI專業(yè)也成為了當(dāng)下最火熱的專業(yè)。根據(jù)教育部近日公布的2019年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果，有180所高校新增了人工智能專業(yè)，是今年新增最多的備案專業(yè)。
與此同時，AI等國家戰(zhàn)略需求專業(yè)也是擴招的熱門專業(yè)。今年3月，教育部等有關(guān)部門提出加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)。據(jù)悉，2020年教育部計劃今年擴招碩士研究生18.9萬名，并明確將繼續(xù)擴大相應(yīng)招生規(guī)模。對于那些AI專業(yè)的研究生，大都會關(guān)心市場到底需要什么樣的AI人才？
對于AI人才培養(yǎng)，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員陳云霽接受雷鋒網(wǎng)采訪時表示：“人工智能專業(yè)的高等教育，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)AI系統(tǒng)或者子系統(tǒng)的研究者、設(shè)計者和制造者，只有實現(xiàn)這個目標，才能源源不斷地全面支撐我們AI的產(chǎn)業(yè)和研究。”
圖片來自newtonx
AI基礎(chǔ)人才比例偏低
2013年10月，陳云霽等寫了一篇題為《神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機的涅槃》的文章，這篇文章中有這樣一段話：“也許有一天，每款手機上都有一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機（或者說加速器），人們用它方便地進行語音輸入、理解照片；也許有一天，每臺云服務(wù)器上都有一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機，人們用它快速地搜索視頻、分析數(shù)據(jù)、挖掘信息。”
7年后的今天，大部分智能手機都已經(jīng)集成了NPU，服務(wù)器上都有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機也初步達成。陳云霽說：“我們2013年才把這些想法寫出來，并不代表我們2013年才這么想。實際上從2008年開始我們就在這樣想，怎么把人工智能和芯片設(shè)計結(jié)合起來。有了這個目標，才有后來智能芯片到智能服務(wù)器的工作。”
“我們“就是陳云霽和他弟弟陳天石。陳云霽本科學(xué)的是計算機，研究生時主攻計算機體系結(jié)構(gòu)的處理器設(shè)計方向。機緣巧合，主要研究AI算法的陳天石博士期間到中科院計算所訪問，兄弟倆就產(chǎn)生了將芯片設(shè)計和人工智能研究交叉的想法。
當(dāng)時，AI的關(guān)注度很低，兩人的想法不被主流學(xué)術(shù)界認同，并且AI和芯片設(shè)計的交叉研究本身就有巨大的挑戰(zhàn)，困難重重，但是他們堅持了下來，并且獲得ASPLOS和MICRO等計算機體系結(jié)構(gòu)頂級國際會議最佳論文獎（亞洲迄今僅有的兩次）。陳云霽被Science雜志刊文評價為深度學(xué)習(xí)處理器研究的“先驅(qū)”和“引領(lǐng)者”。
2016年，AlphaGo在圍棋對決中戰(zhàn)勝了人類頂級選手。2017年，AI迎來了新一波的浪潮，曾經(jīng)冷門的AI人才，瞬間成了眾人爭搶的對象。火熱程度從AI職位豐厚的薪水就能反應(yīng)出來。
圖片來自《智能計算系統(tǒng)》
但企業(yè)高薪聘請的AI人才，很多都是做算法的。對AI算法如何調(diào)用編程框架、編程框架如何與操作系統(tǒng)打交道，編程框架中的算子如何在芯片中運行，許多人沒有清晰全面的理解。
中國工程院院士李國杰曾指出，“我國人工智能基礎(chǔ)層、技術(shù)層和應(yīng)用層的人才數(shù)量占比分別為3.3%、34.9%和61.8%，基礎(chǔ)人才比例嚴重偏低”。如果放任這樣的不平衡，智能計算軟硬件系統(tǒng)能力的缺失最終一定會拖上層應(yīng)用和算法發(fā)展的后腿。
陳云霽接受采訪時表示，“幾年前，我國沒有任何高校開設(shè)智能計算系統(tǒng)相關(guān)的課程。不給學(xué)生任何的智能計算系統(tǒng)的教育，指望他們畢業(yè)以后，在工作中自己摸索成長為這方面的大師，顯然是不現(xiàn)實的。因此，我們應(yīng)當(dāng)從人才教育方面入手，主動作為，才有可能改變現(xiàn)狀。”
AI人才為什么需要系統(tǒng)性思維？
如今，全國眾多高校都開設(shè)了AI專業(yè)，但在實際課程體系建設(shè)中，很多還是采用了“純算法+應(yīng)用”的教學(xué)思路。
“各個高校都不乏有識之士，在課程設(shè)計中繞開系統(tǒng)課程往往是受制于三大客觀困難：一是國內(nèi)還沒有太多智能計算系統(tǒng)課程可供參考；二是國內(nèi)缺乏智能計算系統(tǒng)課程的師資；三是國際上也都缺乏智能計算系統(tǒng)課程的教材。”陳云霽表示。
“我最開始在國科大開設(shè)《智能計算系統(tǒng)課程》的時候也沒有教材，之所以開設(shè)這門課程，就是希望能培養(yǎng)同學(xué)們對智能計算完整軟硬件技術(shù)棧（包括基礎(chǔ)智能算法、智能計算編程框架、智能計算編程語言、智能芯片體系結(jié)構(gòu)等）的融會貫通的理解。”
系統(tǒng)性思維是指從整體的角度，對技術(shù)棧各個環(huán)節(jié)進行全局思考的思維方式，它的重要性在于，缺乏系統(tǒng)知識和系統(tǒng)思維，學(xué)到的知識點就是零碎的，沒有打通“任督二脈”。
比如說，缺乏系統(tǒng)性思維很容易陷入精度的牛角尖中，把科研當(dāng)成體育比賽來搞（別人做了97%的精度，我就要做98%；別人做了98%，我就要做99%），最后研究的道路越走越窄。
一個完整的智能計算系統(tǒng)涉及芯片、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、編程環(huán)境、軟件等諸多方面，評價智能的標準遠不止精度一個維度，速度、效能、成本都是重要的維度。
陳云霽的團隊是天然傳承了系統(tǒng)思維。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所從1956年成立起就一直從事計算機系統(tǒng)研究。1990年依托中科院計算所成立的國家智能計算機研究開發(fā)中心繼承了計算所的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)，既做系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究，又做人工智能理論、算法和應(yīng)用研究。
國家教育部也很早就意識到系統(tǒng)思維的重要性，自2008年開始，教育部計算機類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會就組織專家組開展計算機系統(tǒng)能力培養(yǎng)的研究、實踐和推廣，注重計算系統(tǒng)硬件與軟件有機融合、強化系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化能力，并取得了很好的成就。
只是，在人工智能這個領(lǐng)域，國內(nèi)系統(tǒng)人才還十分短缺。
運用系統(tǒng)性思維，也能更好地設(shè)計對AI系統(tǒng)至關(guān)重要的AI芯片。陳云霽說，把算法、芯片、編程的團隊有機地組織起來，組成一個互為輸入互為約束的整體（系統(tǒng)），在芯片設(shè)計的時候，針對應(yīng)用和算法的需求，調(diào)整架構(gòu)；在編程寫算子的時候，結(jié)合芯片架構(gòu)特點，有針對性地優(yōu)化算法。
如何成為AI市場的寵兒？
更進一步，用系統(tǒng)性思維才能將軟硬件更好地融合，去解決AI芯片面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。作為AI發(fā)展的底層驅(qū)動力，提高AI和算力和能效是業(yè)界近年來持續(xù)努力的方向。但是，傳統(tǒng)架構(gòu)讓AI芯片面臨存儲墻問題——芯片算力高，但存儲及數(shù)據(jù)搬運效率不夠；同時大算力也會帶來高功耗的問題。
計算機性能的提升（SPECintCPU）
我們也看到，AI芯片的創(chuàng)新架構(gòu)越來越多。2017 年圖靈獎得主John L. Hennessy 和 David A. Patterson在去年的一篇長篇報告中就說：“計算機體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，將迎來又一個黃金十年。”他們提出這樣的觀點是認為，在摩爾定律走向終點的同時，體系結(jié)構(gòu)正在閃耀新的活力——以TPU為代表的領(lǐng)域特定架構(gòu) (Domain Specific Architectures, DSA) 興起，但CPU、GPU、FPGA仍然有用武之地，新的架構(gòu)設(shè)計將會帶來更低的成本，更優(yōu)的能耗、安全和性能。
這充分說明，未來的十年業(yè)界對新架構(gòu)會更加包容，體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域也將迎來更多機遇和挑戰(zhàn)。
具備系統(tǒng)思維的陳云霽團隊研發(fā)的第一代深度學(xué)習(xí)處理器芯片，就針對存儲墻問題進行了改進，并設(shè)計出了有針對性的指令集。這是否意味著創(chuàng)新的芯片架構(gòu)設(shè)計需要匹配相應(yīng)的指令集？陳云霽說：“正如圖靈獎得主說的那樣，軟件設(shè)計也能為計算機硬件架構(gòu)帶來靈感，改善軟硬件接口能為架構(gòu)創(chuàng)新帶來機遇。”
至于最終哪一種架構(gòu)會成為主流，陳云霽和圖靈獎得主持相同的觀點，“最終，市場會決定勝者。”
市場也決定著什么樣的人才更有競爭力。算法和應(yīng)用人才，是前幾年應(yīng)聘市場上的寵兒，但隨著市場的調(diào)整，從去年開始，就業(yè)市場上就已經(jīng)呈現(xiàn)算法工程師供大于求的局面。如何能夠成為智能時代更具競爭力的人才？
陳云霽指出，人才培養(yǎng)的成本太高，AI過去不是大學(xué)教育的必修課，培養(yǎng)人工智能專業(yè)的人才需要本科畢業(yè)后再花3～6年時間攻讀碩士或博士才行，大學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案的調(diào)整和產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間有一定的時差，所以如何更好地為學(xué)生提供前沿研究與技術(shù)實踐相結(jié)合的課程，成為人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。
他同時表示：“對任何行業(yè)而言，技術(shù)人才的構(gòu)成都是金字塔結(jié)構(gòu)，而構(gòu)成金字塔底層的技術(shù)人員主力應(yīng)該是大學(xué)畢業(yè)生。因此，如何讓大學(xué)畢業(yè)生在推廣智能應(yīng)用中發(fā)揮重要作用是本科教育應(yīng)該考慮的問題。我近期出版《智能計算系統(tǒng)》這本教材的初衷也是希望能培養(yǎng)更多懂智能計算系統(tǒng)的本科生，加速彌補人工智能的人才缺口。”雷鋒網(wǎng)
據(jù)悉，《智能計算系統(tǒng)》是以一個應(yīng)用為牽引，在軟硬件技術(shù)棧的各個層次，聚焦于完成這個應(yīng)用所需的知識。這本書是在陳云霽以及中科院計算所智能處理器研究中心團隊成員的共同努力下，將此前在國科大、北大、北航、天大、中科大、南開、北理工等高校的講課錄音整理成文字，最終整理出版。雷鋒網(wǎng)
