【文/觀察者網(wǎng) 呂棟】
近年來(lái)，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)駕駛等新型工作負(fù)載不斷出現(xiàn)，也讓多元化計(jì)算時(shí)代加速到來(lái)。在經(jīng)典計(jì)算之外，量子計(jì)算、神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算等前沿計(jì)算領(lǐng)域持續(xù)受到關(guān)注。
對(duì)于當(dāng)前的大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)說(shuō)，量子計(jì)算等前沿技術(shù)已成為新的競(jìng)爭(zhēng)高地。而對(duì)于企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，衡量一項(xiàng)前沿技術(shù)最終成不成功的關(guān)鍵點(diǎn)，還是在于它能否產(chǎn)業(yè)化落地。
針對(duì)目前新型計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，觀察者網(wǎng)近期專訪了英特爾研究院副總裁、英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)，他在采訪中闡述了神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算等前沿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提到了英特爾發(fā)展量子計(jì)算技術(shù)的特殊路徑，還指出了這些前沿計(jì)算技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化落地方面還有哪些難題待解。
作為傳統(tǒng)半導(dǎo)體巨頭，英特爾在推動(dòng)經(jīng)典計(jì)算的同時(shí)，也在布局前沿計(jì)算領(lǐng)域。例如，該公司在今年6月推出新型量子芯片Tunnel Falls，包含12個(gè)硅自旋量子比特。而在神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算領(lǐng)域，英特爾也已推出第二版的Loihi芯片，并與北大、復(fù)旦中科院等國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作。
以下是專訪實(shí)錄：
觀察者網(wǎng)：現(xiàn)在神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算、量子計(jì)算等前沿技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程度怎么樣，規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的挑戰(zhàn)還有哪些？
宋繼強(qiáng)：如果說(shuō)從這兩個(gè)點(diǎn)來(lái)講，它們產(chǎn)業(yè)化的路徑，包括時(shí)間都還不一樣。從質(zhì)量或說(shuō)軟硬件成熟度來(lái)說(shuō)，神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算其實(shí)更接近產(chǎn)業(yè)化。因?yàn)樗旧硎抢贸墒熘瞥套龅�，未�?lái)Intel 4，可能Intel 3、Intel 20A制程都可以用。它主要是設(shè)計(jì)了一套全新的神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算的硬件框架，硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)是新的，硬件編程也是新的，因?yàn)檫@個(gè)是必須跟硬件對(duì)應(yīng)的，包括編譯器。所以它的商業(yè)化難度，主要在于找到一個(gè)特別合適規(guī)�；褂玫膽�(yīng)用。
神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)比較明顯。首先，它可以像人腦一樣，在比較節(jié)省功耗的情況下，完成一些智能化動(dòng)作。第二，它可以同時(shí)去做多種不同的任務(wù)，而不是說(shuō)一個(gè)硬件只能做一件事，未來(lái)我們還希望能夠在同一個(gè)芯片架構(gòu)上、一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境上，去支持多種不同模態(tài)互相交互，就像人腦一樣，有嗅覺(jué)處理、有聽(tīng)覺(jué)處理、有味覺(jué)處理，有視覺(jué)處理，互相之間交叉關(guān)聯(lián)。
如果純是深度學(xué)習(xí)，是關(guān)聯(lián)不起來(lái)的，它的模型是做視覺(jué)就是做視覺(jué)，做聽(tīng)覺(jué)就是做聽(tīng)覺(jué)。現(xiàn)在當(dāng)然也開(kāi)始有做多模態(tài)輸入的，但走的路徑是不一樣的。
在神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算里面，我們其實(shí)是希望真的去模擬人腦，慢慢形成不同的腦區(qū)，這些腦區(qū)之間，真正去構(gòu)成一些認(rèn)知能力的時(shí)候，互相是能夠影響的，比如說(shuō)你閉著眼睛也能夠去知道這是一個(gè)蘋果還是榴蓮，通過(guò)觸覺(jué)和其他的感知也可以知道，這是神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算想要達(dá)到的效果。
它在能力上確實(shí)要往這方面走，但在應(yīng)用領(lǐng)域必須要找到突破口，到底哪個(gè)應(yīng)用會(huì)讓它獨(dú)樹(shù)一幟，讓大家能把這個(gè)應(yīng)用跑出來(lái)，就像深度學(xué)習(xí)一樣，也是等了好多年，終于找到一個(gè)合適的時(shí)間點(diǎn)，從硬件的性價(jià)比、能力、應(yīng)用等方面，在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域先跑出來(lái)。從神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算硬件相對(duì)來(lái)講的成熟度來(lái)看，英特爾現(xiàn)在迭代到第二版的Loihi 2，從能效比和可編程性來(lái)看，比第一版已經(jīng)好了很多。當(dāng)然我們還要再繼續(xù)迭代，需要一兩個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用把它帶飛起來(lái)。
但量子計(jì)算不一樣，量子計(jì)算現(xiàn)在面臨的困難還是非常多的，因?yàn)楝F(xiàn)在大家都還在做量子比特的階段，質(zhì)量要提高。
首先量子比特的穩(wěn)定程度、容錯(cuò)能力，還有它相干時(shí)間的長(zhǎng)短，包括有多少個(gè)量子比特可以真正穩(wěn)定的相干在一起，這些都是問(wèn)題。這些問(wèn)題都解決的情況下，才能往上層去做基于邏輯的可使用的量子比特，一旦形成一定數(shù)量的邏輯量子比特，并能很好地控制它之后，上面的算法、應(yīng)用相對(duì)來(lái)講才會(huì)發(fā)展比較快�，F(xiàn)在其實(shí)就是在底層，從量子比特到底用什么方式制備，到怎么解決差錯(cuò)控制，再到怎么把它的相干時(shí)間拉長(zhǎng)，還有就是未來(lái)真正做產(chǎn)業(yè)化，用什么樣的方案去支持產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，乃至未來(lái)量子計(jì)算機(jī)到底長(zhǎng)什么樣，這些都還沒(méi)有定論。
英特爾量子芯片Tunnel Falls
觀察者網(wǎng)：量子計(jì)算可以說(shuō)還處在前期研究階段？
宋繼強(qiáng)：現(xiàn)在還屬于早期，要想可量產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)足夠的容錯(cuò)性，目前都還沒(méi)有達(dá)到那一步。但是從量子比特的制備方式上講，英特爾的路徑比較獨(dú)樹(shù)一幟，就是用硅電子自旋方式上去制備量子比特，這跟業(yè)界長(zhǎng)期以來(lái)通過(guò)超導(dǎo)固態(tài)電路的方式去制備量子比特很不一樣。
觀察者網(wǎng)：在很多人印象中，英特爾是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體巨頭，但是現(xiàn)在英特爾研究院在做很多前沿的研究，像神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算和量子計(jì)算等。做這些前沿布局時(shí)，英特爾都有哪些考慮？現(xiàn)在大概有多少力量或者資源投入其中？
宋繼強(qiáng)：我們想做的東西都是要在未來(lái)可被規(guī)模產(chǎn)業(yè)化使用的技術(shù)。所以不管是做量子計(jì)算芯片，還是做神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片，最終衡量它成不成功，都在于能不能形成規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化的效應(yīng)。
在量子比特這條道路上，為什么我們選了基于硅電子自旋的方式，也是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這個(gè)最適合英特爾，在300毫米的，大規(guī)模的CMOS制備這種半導(dǎo)體技術(shù)的基礎(chǔ)上把它產(chǎn)業(yè)化起來(lái)。同時(shí)，我們也看到基于這種方式做量子比特，它的尺寸是微縮的，比現(xiàn)在基于超導(dǎo)量子比特制備的小100萬(wàn)倍。因?yàn)樗窃诠杈A上用CMOS工藝做的，一個(gè)量子比特大小就跟一個(gè)晶體管大小差不太多，所以具備規(guī)�；a(chǎn)的基矗當(dāng)然這里面還缺一些東西，比如說(shuō)怎么去提高量子比特量產(chǎn)的良率，包括最后怎么去形成計(jì)算系統(tǒng)等。但由于我們已經(jīng)知道大部分流程實(shí)際上跟半導(dǎo)體制程類似，因此更具備產(chǎn)業(yè)化條件。
神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算其實(shí)也一樣，我們?cè)谧龅臅r(shí)候也是要考慮不只是像學(xué)術(shù)界一樣，發(fā)一堆論文，讓博士生能畢業(yè)就行，我們必須要看未來(lái)怎么去把它商業(yè)化。因此，我們?cè)诔龅谝豢顪y(cè)試芯片Loihi之后，就開(kāi)始構(gòu)造一個(gè)全球社區(qū)，叫英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)（INRC）。這個(gè)社區(qū)就是先從初創(chuàng)企業(yè)和早期一直在做這方面研究的科研團(tuán)隊(duì)入手，在測(cè)試芯片上做測(cè)試開(kāi)發(fā)，看看效果怎么樣，進(jìn)而去提升硬件設(shè)計(jì)，所以第二版Loihi 2性能好很多。
我們同時(shí)也和初創(chuàng)企業(yè)，以及和一些世界500強(qiáng)大企業(yè)一起，去探索神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片的應(yīng)用，因?yàn)橐粋�(gè)新的芯片出來(lái)，總得找到合適的用處才行。我們?cè)嚵嗽诮K端設(shè)備上、在機(jī)器人上、在無(wú)人機(jī)上、在云端數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化上，去做不同種類的應(yīng)用嘗試，就是希望能夠找到適合規(guī)�；褂玫膱�(chǎng)景。這就是做產(chǎn)業(yè)化路徑和做學(xué)術(shù)路徑不一樣的地方。這個(gè)項(xiàng)目，目前研究院基本上維持一個(gè)五六十人的團(tuán)隊(duì)在做，做量子計(jì)算的人其實(shí)比這還多，因?yàn)榱孔佑?jì)算是研究院和TD（技術(shù)開(kāi)發(fā)）部門同時(shí)在做。
觀察者網(wǎng)：神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算是英特爾中國(guó)研究院和總部一起在研究嗎？
宋繼強(qiáng)：芯片的設(shè)計(jì)主要是總部在做。我們這邊主要是幫他們?cè)谥袊?guó)去構(gòu)建英特爾神經(jīng)擬態(tài)研究社區(qū)，這個(gè)社區(qū)包含學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和一些企業(yè)，我們向他們提供硬件，讓他們?nèi)プ鰧?shí)驗(yàn)，比如中科院自動(dòng)化所、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等，我們也有一些實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用。
觀察者網(wǎng)：剛才講到，量子計(jì)算也是英特爾研究院比較重視的領(lǐng)域，目前英特爾在整個(gè)行業(yè)中處于什么樣的位置？
宋繼強(qiáng)：英特爾技術(shù)是在第一梯隊(duì)。在量子計(jì)算芯片這塊，英特爾真的做出來(lái)了，而不是用一個(gè)超算系統(tǒng)去模擬量子計(jì)算。另外，我們也認(rèn)識(shí)到，量子計(jì)算產(chǎn)品化的路徑?jīng)]有那么快，因?yàn)檫@里面還有很多實(shí)際的“坑”沒(méi)有填上。實(shí)際上來(lái)講，英特爾做量子計(jì)算非常認(rèn)真，我們?cè)谔剿髁孔佑?jì)算芯片的制備，包括最后怎么能在一個(gè)高良率、高量產(chǎn)能力的產(chǎn)品線上真正把它做出來(lái)等。
有了量子芯片之后，我們還需要有低溫的無(wú)線微波芯片去控制它，那個(gè)也是英特爾自己在做。等于說(shuō)第一要有計(jì)算芯片，第二得有微波控制芯片，需要在零下270度左右工作。然后還得有檢測(cè)設(shè)備，量子芯片做出來(lái)了，要有很好的設(shè)備去檢測(cè)它到底是不是工作正常，就像我們正常做完芯片，都要有流程化的設(shè)備去檢測(cè)它，這個(gè)英特爾也是在跟低溫檢測(cè)設(shè)備廠專門合作，我們做了世界上最大的，能夠容納一整個(gè)300毫米晶圓的檢測(cè)設(shè)備，可以同時(shí)檢測(cè)上面的量子點(diǎn)是不是在正常運(yùn)作。
觀察者網(wǎng)：這是不是也是英特爾堅(jiān)持IDM（垂直整合制造）模式的原因之一？
宋繼強(qiáng)：那是肯定的，制造硅量子芯片需要太多在硅制程工藝上的積累才能做到。
英特爾神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算芯片Loihi
觀察者網(wǎng)：我們知道，很多外企在華設(shè)置的部門更偏向銷售職能，而英特爾很早就在中國(guó)設(shè)置了英特爾中國(guó)研究院，想問(wèn)一下研究院在整個(gè)英特爾體系中扮演著什么樣的角色，它對(duì)英特爾在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展起到了哪些作用？
宋繼強(qiáng)：英特爾中國(guó)研究院是英特爾研究院的一部分，而英特爾研究院在整個(gè)英特爾的研發(fā)體系中是前沿技術(shù)創(chuàng)新的引擎。
首先，在整個(gè)英特爾研發(fā)體系中，有專門做產(chǎn)品研發(fā)的部門，他們基于已經(jīng)相對(duì)比較成熟，可以做產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的技術(shù)，在一到兩年內(nèi)把它變成產(chǎn)品推向市場(chǎng)，或者直接拿來(lái)支持客戶的產(chǎn)品和解決方案需求，這個(gè)會(huì)占整個(gè)研發(fā)體系的很大一部分，比如說(shuō)現(xiàn)在上海的英特爾亞太研發(fā)中心，還有北京的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，大多是在做這方面的工作。
英特爾研究院不是直接面向客戶，而是英特爾中的各個(gè)不同的產(chǎn)品部門或者剛剛提到的產(chǎn)品研發(fā)部門，給他們提供一些技術(shù)輸入。同時(shí)在英特爾研發(fā)體系中還有一個(gè)在生產(chǎn)體系里的Technology Development（技術(shù)開(kāi)發(fā)）部門，與制程、材料等相關(guān)的半導(dǎo)體底層技術(shù)，是TD部門主要負(fù)責(zé)的。這個(gè)部門和英特爾研究院共同形成一個(gè)比較大的研究團(tuán)隊(duì)。這兩個(gè)部門都會(huì)去發(fā)論文和申請(qǐng)專利，也都會(huì)做很多早期實(shí)驗(yàn)，TD部門會(huì)做偏向于生產(chǎn)制造的研究，其中比如說(shuō)電路、3D封裝等早期實(shí)驗(yàn)，英特爾研究院也會(huì)和TD部門合作。
但是，英特爾研究院會(huì)更偏向怎么去使用這些技術(shù)，比如說(shuō)做處理器等硬件架構(gòu)、一些功率器件、電源管理器件、無(wú)線傳輸和射頻器件，還有一些是在軟件系統(tǒng)方面，專門做底層針對(duì)硬件的軟件優(yōu)化，也有針對(duì)云做一些虛擬化的、資源調(diào)度的軟件，再往上還有做人工智能算法，人工智能構(gòu)成專用系統(tǒng)等一些研究。
總體來(lái)看，在英特爾研究院的體系中，更多是會(huì)跟一些未來(lái)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，還有在整個(gè)IT系統(tǒng)的堆棧、分層里，每一層都要做的一些東西有關(guān)，因?yàn)楸旧砑夹g(shù)開(kāi)發(fā)部門只是做半導(dǎo)體層面的研究，但是之上的很多層都是在英特爾研究院體系做的，包括神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算，這是一種新的計(jì)算架構(gòu)，都是英特爾研究院在做。
所以，英特爾研究院處于產(chǎn)品研發(fā)的早期階段。我們的輸入實(shí)際上是來(lái)自很多比如說(shuō)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)里相對(duì)比較成熟的技術(shù)。我們會(huì)跟各個(gè)地方的大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)建立一些合作關(guān)系，去了解他們?cè)谧瞿男┛蒲泻献�，然后把相�?duì)來(lái)講比較成熟并且和英特爾有關(guān)的技術(shù)導(dǎo)入到英特爾的體系中來(lái)。這也是英特爾研究院的主要職責(zé)，與大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)合作。同時(shí)我們也會(huì)看一些政府級(jí)別的項(xiàng)目，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候政府級(jí)的項(xiàng)目導(dǎo)向性比較重要，就像中國(guó)政府一旦設(shè)定導(dǎo)向性，是會(huì)推動(dòng)一波技術(shù)創(chuàng)新的。
此外，還有比較大的企業(yè)合作伙伴的研究型組織，也是我們?nèi)カ@得一些未來(lái)方向的點(diǎn)。有這么多輸入之后，我們?cè)偃ネㄟ^(guò)研究院中“三段式”的流程，“發(fā)現(xiàn)（Seek）”、“解決（Solve）”和“推廣（Scale）”，去把它逐漸導(dǎo)向產(chǎn)品部門，最后形成技術(shù)轉(zhuǎn)移。所以可以把英特爾研究院理解成，我們從一個(gè)比較大的，可被用來(lái)產(chǎn)品化的池子里篩選一些技術(shù)，再通過(guò)做一些原型，最后把它導(dǎo)入到產(chǎn)品研發(fā)流程中去的一個(gè)組織，所以我們把自己稱為“工業(yè)研究院”，不是純發(fā)論文，要衡量最后的技術(shù)轉(zhuǎn)化效果。
觀察者網(wǎng)：比如說(shuō)Intel 3等芯片制程層面的研發(fā)，主要是TD部門在負(fù)責(zé)？
宋繼強(qiáng)：沒(méi)錯(cuò)。
觀察者網(wǎng)：神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算、量子計(jì)算這種更前沿的技術(shù)，就是由英特爾研究院來(lái)主導(dǎo)的？
宋繼強(qiáng)：這個(gè)問(wèn)題我再進(jìn)一步澄清一下，比如說(shuō)神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算，它是一個(gè)主要在芯片架構(gòu)層級(jí)的創(chuàng)新，加上上面一些軟件開(kāi)發(fā)包的構(gòu)造，所以這部分基本上全是研究院在做，但它會(huì)用到英特爾最新的可以去做測(cè)試芯片的工藝。比如它第一代是用14nm制程，第二代在用Intel 4制程，所以它會(huì)不停地跟著新工藝往前迭代。
但是量子計(jì)算不一樣，它實(shí)際上是從無(wú)到有，研究院和TD在緊密在合作。這里比如說(shuō)TD主要是負(fù)責(zé)研究怎么形成量子比特，包括怎么提升量子比特未來(lái)生產(chǎn)工藝的良率，怎么糾錯(cuò)，是他們主要負(fù)責(zé)，研究院負(fù)責(zé)怎么在低溫下通過(guò)射頻去控制這些量子比特，怎么去構(gòu)造上邊的一些軟件堆棧，去測(cè)試它，這兩塊是非常緊密的耦合在一起做的。
（觀察者網(wǎng)已相繼刊發(fā)兩版對(duì)宋繼強(qiáng)的專訪：1.專訪英特爾高管：中國(guó)未來(lái)在RISC-V上一定會(huì)發(fā)展的很好；2.專訪：除了使用最強(qiáng)光刻機(jī)，英特爾制程反超臺(tái)積電還有哪些招數(shù)？）
