云栖科技评论第71期：数字经济时代，需要“新大脑”

【卷首语】

　　2002-2006年，在经济的高速发展中，电力短缺不期而至：2004年全国陷入大范围“电荒”，21个省大面积“拉闸限电”，24个省共缺电30GW；至2005年，情况虽有所缓解，但仍有10多个省份出现短缺，造成巨大经济损失，有的省份GDP损失（当年）高达1~2%。

　　作为电力时代最宝贵的资源，电力的短缺造成了巨大的经济损失，影响了人们的正常生活；随着数字经济时代的到来，我们正在经历从电力时代向算力时代的转变：在未来的很长一段时间里，作为数字经济时代的核心生产力，算力很可能重演电力短缺的一幕，出现供不应求的情况，这需要从现在就开始关注。

　　美国国防高级研究计划局（DARPA）的首席微电子专家Bill Chappell是“算力短缺”问题的支持者之一，他认为，支撑全球芯片产业发展，同时也是维系全球算力供给水平的“摩尔定律”，“早在十年前就死了”，这位芯片专家认为，芯片性能的持续提升一直维系着该行业的发展，强大的计算能力更是在不断开辟新的技术市场，但是在过去很长一段时间，这种性能的改善在持续减弱，也就是说“虽然芯片公司还在持续投入，但是芯片的性能改善却无法与过去相提并论了”。

　　不只是Bill Chappell，卡耐基梅隆大学的教授Erica Fuchs也持有相同观点，而英特尔等公司近年来在芯片性能提升上的不佳表现，恰好印证了他们的观点。这多少有些讽刺：芯片行业已经发展了近60年，但恰恰是在我们正在进入算力时代的当下，遭遇了前所未有的芯片性能提升瓶颈。芯片行业一旦陷入慢速发展周期，算力短缺几成定局，造成的损失不可估量。

　　DARPA的电子产业复兴计划在此时提出了一条新的发展道路：在新材料和新体系结构上找寻提升芯片性能的方法，比如说3D单芯片片上系统（3DSoC）就可以在90纳米制程工艺下，以相同的芯片面积实现当前7纳米制程工艺所提供的性能。

　　因此，改变追求制程工艺的传统方式，在材料、体系机构、软件定义、3D化等多个层面寻找提升芯片性能的办法，对解决芯片发展问题，为算力时代提供充足的计算能力，具有非常重大的意义。突破传统方法，从之前未曾涉足的维度解决当前难题，不止适用于为算力时代找到突破芯片性能的方法，也适用于绝大多数数字经济时代的技术发展场景。

　　比如说，谷歌大脑团队使用新的思路，构建出用于移动设备的CNN模型；阿里云的城市大脑团队利用“认知反演”理论构建城市大脑技术理论体系，解决城市交通拥堵问题；所有这些都利用了新的思路、新的维度，没有陷入传统解决问题方法的“循环陷阱”。在数字经济时代，我们正面对越来越多的未知问题和难解的“僵局”，如若固守传统的方式方法，只会陷入无尽的循环或是干脆遭遇彻底的失败。

　　以新的维度思考，从新的角度观察，用新的方法尝试解决问题，是数字经济时代的“解题秘诀”，换句话说，我们需要“新大脑”，只有这样，我们才能真正步入数字经济的时代，同时享受数字经济时代所带来的“数字红利”。
　　　　　　　　　
1、谷歌大脑用新思路构建用于移动设备的CNN模型

　　【新闻摘要】 在近日发表的论文中，谷歌大脑（Google Brain）团队宣布得到了一个可以在设备运行速度和识别准确率之间取得良好平衡的模型。为了更好地设计出适用于移动设备的CNN模型，谷歌大脑团队尝试了一种基于强化学习范式的自动神经网络架构搜索方法，通过将设备的运行速度信息加入到算法的主反馈函数中，这一模型比目前顶级的用于移动设备的模型MobileNet V2快1.5倍，比NASNet快2.4倍，同时还保持与ImageNet相近的准确率。

　　【小云评论】卷积神经网络（CNN）被广泛用于图像分类、人脸识别、物体检测以及其他许多任务中，然而为移动设备设计CNN模型非常具有挑战性：既要确保移动设备上的模型速度快、功耗小，还要保持足够的准确率。谷歌大脑团队将AutoML思路借鉴到为移动设备设计CNN模型上，通过引入设备运行速度信息的方式，不断寻找最优解决方案，实现CNN模型最优设计，最终得到了更具实用价值的移动设备CNN模型。谷歌大脑团队的这一研究成果意味着，在不久的将来，在移动设备上提供高水平人工智能服务并非不可能，这也鞭策着国内人工智能业界在移动设备领域取得高水平的突破。

2、DARPA造出首个AI假视频“克星”

　　【新闻摘要】 美国国防部下属的美国国防高级研究计划局（DARPA）设立“媒体取证”项目的目的，原本是为了实现现有取证工具自动化，但随着人工智能技术发展，最近他们将注意力转向了识别分析人工智能造假，并在识别deepfakes（用机器学习技术把一个人的脸换到另一个人身上的行为）上取得了显著成效。媒体取证项目集合了许多美国人工智能和数字取证技术方面的专家，该项目的负责人Matthew Turek表示，DARPA的这一项目在对抗神经网络生成的图片和视频中发现了一些微妙的线索，技术专家由此可以设计出能够检测deepfakes的技术工具。

　　【小云评论】视频伪造者和数字侦探之间的AI技术竞赛正式开始。DARPA媒体取证项目的新发展以及针对deepfakes的数字取证工具的出现，实质上标志着视频伪造者的技术已经非常先进，很可能会在短期内制造出足以以假乱真的视频，这将带来未知的严重后果。为了解决这一潜在的安全问题，DARPA选择将媒体取证项目转变为一场技术竞赛，在这场竞赛中达特茅斯大学、纽约州立大学等大学及研究机构纷纷参与进来，极大加速了媒体取证项目的进展，取得了相对视频伪造者具有技术优势的研究成果，DARPA这一尝试，在国内同样面对网络安全、人工智能造假等新问题的当下，非常值得借鉴。

**3、研究称卫星天线系统存在安全漏洞
**

　　【新闻摘要】 据国外媒体报道，网络安全公司IOActive的安全研究人员警告称，飞机、舰船和军方使用的卫星系统中均含有可能让黑客控制它们的安全漏洞。该公司安全专家Ruben Santamarta在一份声明中指出，IOActive公司所发现的存在于卫星系统中的漏洞可能造成的后果令人震惊，其中最严重的漏洞可能会“允许”攻击者向卫星天线过度充电，从而对设备本身甚至是安全航行造成损害，其他漏洞则可能会泄露军事力量在特定地区的确切部署位置。此外，在航运船只上使用的卫星系统存在着控制漏洞，攻击者极有可能获得对船上卫星接收器的控制，从而监听船上通讯或破坏卫星天线系统，导致船只在茫茫大海上无法进行通讯。目前，IOActive公司推迟了原本定于8月9日前后公开这些漏洞的计划，正在与设备制造商们进行合作以消除这些漏洞。

　　【小云评论】卫星天线系统不是安全漏洞的免疫区，同样容易遭受网络攻击，不仅是卫星天线系统本身，连接这些系统的设备和机器也成为黑客的潜在攻击目标。在2017年就有安全专家警告过卫星天线系统非常容易受到网络攻击：一名安全研究人员利用了许多船只上安装的甚小天线终端(VSAT)卫星通信系统的漏洞，成功攻击并登入了一些船只的卫星天线系统，在渗透入系统后，攻击者可以很容易地查看VSAT记录、修改设置甚至是以此为跳板入侵船只上的其他设备。VSAT的应用范围非常广阔，在大型船只和飞机上常常可以见到。IOActive公司的研究进一步暴露了由卫星天线系统带来的船只、飞机，甚至是军用设备的安全隐患，也从侧面说明，安全问题几乎无处不在。

4、空客打破无人机滞空纪录

　　【新闻摘要】 据国外媒体报道，空中客车公司研制的无人驾驶飞机“和风S”持续飞行时间达到了25天23小时57分钟，打破无人驾驶飞机的最长滞空记录，此前这一记录由目前已经被空中客车公司收购的英国防务公司QinetiQ开发的“和风7”号14天滞空记录保持。空中客车公司表示，以“和风S”为代表的新一代无人机可以长时间在离地大约21公里的平流层巡航，即使在夜间因为电力原因需要下降到约16.7公里的高度，也远高于恶劣天气频发的高度，并与传统商业飞行互不干扰。“和风S”可以作为卫星的替代品，执行地球观测任务、充当互联网节点或移动电话平台，运营成本远低于卫星。

　　【小云评论】“和风S”的成功有赖于材料学领域的突破：这架电力驱动的飞机，装有使用了新型化学物质的电池，机翼上覆盖了新型太阳能电池薄膜，因此具有远超传统太阳能电池飞机的续航能力。无人驾驶+电力驱动不仅在汽车领域掀起了一股革命，受到2016年纯电动飞机Solar Impulse 2 完成环球旅程的影响，全球航空业巨头加大了对电动飞机的支持力度，电动飞机的设计研制进入快速发展周期，与此同时，无人驾驶飞机的研究也在如火如荼展开。国外航空业预计，无人驾驶的电动飞机将在2030年进入商用航空领域，这将大幅降低航空燃料的使用，同时对降低温室气体排放产生积极影响。中国的电动飞机研究目前取得了一定成绩，但总体与世界先进水平差距巨大，且主要以工程组装为主，在电动飞机的关键组件及飞行控制系统上主要依赖进口，特别是在电动飞机电池等关键领域未见有明显投入。

5、NASA斥资4400万美元研发10大技术

　　【新闻摘要】 据TechCrunch报道，美国宇航局（NASA）近日宣布与6家美国太空领域的私人企业建立合作伙伴关系，共同开发对未来太空探索具有重要意义的10项突破性技术。NASA希望，以这些技术的发展为契机，未来的太空探索能够更加安全、高效，并可以让太空资源被有效利用。此次获得NASA资金支持的私人太空企业包括Blue Origin、Astrobotic Technology、United Launch Alliance等多家公司，涉及月球着陆器、深空火箭发动机、卫星维修、空间站补给、为航天器及着陆装置加强机器智能等领域，虽然单个研究的规模并不大，但都是未来太空探索的关键技术。

　　【小云评论】SpaceX取得的巨大成功，证明在太空探索领域商业公司大有可为。如今，包括SpaceX和亚马逊CEO Jeff Bezos所创建的Blue Origin在内，多家商业公司已经开始深度涉足美国太空探索领域，不仅与NASA建立起了密切的合作关系，更创造了商业性太空探索的新时代。值得注意的是，NASA对于与商业公司合作持非常积极的态度，该机构的负责人Jim Bridenstine认为，与商业性机构的合作，有助于NASA利用前沿技术加速实现NASA的太空探索目标，而且这些关键技术不仅将支持美国太空探索等科学任务，同时也将推动美国商业航空航天工业的发展与壮大。NASA与6家太空领域私人企业的合作，正是当前科研机构与商业企业合作的绝佳范本：商业企业以强大的技术实力推动科学研究进步，科学研究的进步同样促进新兴商业市场成长壮大。

6、经济学人：区块链技术或可使互联网去中心化

　　【新闻摘要】 《经济学人》在近期发布的特别报告中称，区块链技术的发展，或许可以使互联网去中心化，但是这并非易事，在区块链项目真正得到应用和发展之前，需要解决许多实际的问题，甚至于比特币这一去中心化的项目，自身也面临着因比特币算力过于集中所导致的中心化窘境。在报告中，《经济学人》指出，当前区块链技术的火爆程度与上世纪九十年代中期互联网大潮的景象非常类似，且其频繁引用早期科技行业领袖的观点为自己造势，但这并不能真正解决区块链所面临的许多问题，因此，虽然区块链技术或许可以使互联网去中心化，但要走的道路还非常漫长。

　　【小云评论】讨论比特币、以太币和区块链已经成为了一种时髦，“去中心化”这个词更是热得发烫，但反观“第一次互联网去中心化浪潮”，即“P2P”这种实质上的去中心化服务，就会发现每一次去中心化都会面临同样的几个问题，比如无法建立可靠的去中心化数据库、去中心化应用极为匮乏、缺少开发者激励机制。虽然区块链看似解决了第一个问题，但是其他问题仍然难以找到令人满意的答案。区块链这一技术的发展关键，是如何利用其技术特性，结合当前社会发展和商业活动需要，建立起可信、可行的行业应用，产生实际的技术价值。正如提出Web 2.0概念、推动P2P技术发展的Tim O’Reilly所问的：区块链十岁了，落地的应用程序在哪呢？

7、未遵守欧盟GDPR 美国超千家新闻网站在欧洲遭封杀

　　【新闻摘要】 欧盟《一般数据保护条例》（GDPR）今年5月底生效至今，仍然有超过1000家美国新闻网站在欧洲无法访问，这其中包括《洛杉矶时报》、《Lee Enterprises》、《GateHouse Media》等美国知名新闻网站。事实上，自GDPR实施以来，美国100家最大的报纸媒体中，一直有约三分之一的网站在欧洲无法访问，《芝加哥论坛报》、《纽约每日新闻》、《达拉斯早报》等纸媒的网站都在其中。这引发了许多前往欧洲的美国游客、商务人士以及对美国新闻感兴趣的欧洲互联网用户的抱怨，并在社交媒体上引发了一系列反应，为此有不少互联网用户已经开始责怪欧盟。

　　【小云评论】GDPR要求科技公司在收集和共享用户数据时，提出更为清晰明确的获准条款，这一条例的意义在于全面对欧盟所有网络用户的数据隐私权利、企业的数据保护责任以及有关监管机制，提出了更为强化和细节的规定。从目前情况来看，新闻网站尤其是传统报纸媒体的网站，是受到GDPR影响的“重灾区”，甚至于许多知名媒体时至今日都还未能确定是否以及如何满足GDPR的规定，《洛杉矶时报》、《芝加哥论坛报》因此只能拒绝响应来自欧洲的访问请求。媒体行业在GDPR面前的“沦陷”，很大程度上反映出该行业在数字经济时代发展迟滞，未能有效地利用数字科技，因此无法对新的市场规律与监管要求做出及时响应。

8、神威E级原型机正式启用

　　【新闻摘要】 8月5日，神威E级超算原型机在国家超级计算济南中心完成部署，并正式启用。神威E级超算原型机的核心组件全部实现国产：核心处理器采用自主研发的申威26010+众核处理器，高速互联网络基于申威网络交换芯片和申威消息处理芯片构建，存储和管理系统基于申威多核处理器构建。在系统软件方面，神威E级超算原型机采用了完全自主研发的神威睿思操作系统、神威睿智编译器。截至目前，神威E级超算原型机已完成包括全球气候变化、海洋数值模拟、生物医药仿真、大数据处理和类脑智能等十二个领域的35项重大计算任务。

　　【小云评论】E级计算机被公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”，美国、日本、欧盟、俄罗斯等国家均已提出研制百亿级超级计算机（即E级计算）的计划，不仅加大在超算领域投入，更持续加强研发布局和应用拓展。神威E级超算原型机的正式启用有两个突出的特点，一是发展方向从科研超算向先进计算转变，构建了人工智能软件生态链，基于神威深度学习库和框架，开展了对弈系统、医疗影像识别、机器翻译等多个大规模人工智能应用；二是系统构建与应用适配同步，在已完成的35项重大计算任务中，22项应用具备扩展到E级计算机整机规模的能力。

9、DARPA推动3D单芯片片上系统技术

　　【新闻摘要】 在本周举行的“电子产业复兴计划（ERI）”峰会上，美国国防部下属的美国国防高级研究计划局（DARPA）所支持的3D单芯片片上系统（3DSoC）脱颖而出，获得了与会者的一致好评，该项目由多家美国大学和晶圆代工厂SkyWater合作，与当前NAND Flash所普遍采用的3D多层堆叠技术类似，都是通过在有限芯片面积上堆叠更多集成电路来提供更高的性能（或存储容量）。目前，该计划目标是开发可构建3DSoC的材料、设计工具和制造工艺。据该项目团队介绍，90纳米制程工艺的3DSoC能够超越当前7纳米处理器芯片的性能，同时保持功耗和发热量处于同一水平上，这意味着未来在更先进的制程工艺下，可以构建出极高性能的单芯片片上系统。

　　【小云评论】由2D走向3D是当前芯片行业的主流趋势之一，在存储领域，3D堆叠技术几乎重塑了整个NAND Flash产业，为全球用户提供了更大容量、更高性能的SSD产品，而在计算芯片领域，早在2007年，英特尔就提出过类似的设想，虽然受限于当时的技术水平未能取得成功，但是却指出了一条明确的发展道路。不过，相比3DSoC计划更令人震惊的是DARPA在“电子产业复兴计划”上的效率：上周DARPA决定向多家合作伙伴注资7500万美元以推进该计划的进展，本周由DARPA筹办的ERI峰会就在旧金山召开，公开了一系列研究成果。这一2017年底开始的项目以如此之快的速度不断抛出一个又一个的进展，再一次证明美国对在芯片产业保持领先地位高度重视。

10、墨尔本大学最新研究利用AI“魔镜”分析性格

　　【新闻摘要】 墨尔本大学社会自然用户界面研究中心（SocialNUI）的Niels Wouters博士及其团队日前推出了一款AI“魔镜”：受测者在照镜子的同时，面部图像会与一个面部数据库进行对比，通过对人脸14项特征指标评估，该系统会对受测者的情绪稳定性进行打分。Niels Wouters表示，这一研究的目的并非真的对受测者的情绪稳定性打分，而是希望知道当人们面对仅仅是通过面部照片和无法获取来源及准确性的数据就对其进行评价时，会做出何种反应。他表示，AI“魔镜”所展示的这一场景，会让人们发现，将一个不道德的或是有问题的AI应用于类似的对人进行分类或判定的场景，有可能会引发怎样的社会性后果，AI“魔镜”所引发的讨论有可能帮助研究者更好地了解人工智能领域的道德伦理问题。

　　【小云评论】2016年，Val Morgan宣称推出“澳大利亚及新西兰最智能的户外观众测试系统”， 该系统捕捉人们的面孔并且利用机器学习来预测人们的年龄、性别甚至“情绪”。在这之后，类似的试验甚至是实际应用层出不穷，零售百货业巨头Westfield、连锁超市巨头TESCO等都使用了类似的系统。虽然收集顾客的购物偏好、个人信息以提供定制化服务可能看起来是无害的，但这些未经顾客同意就擅自捕获的信息不仅无法被证明是正确和可靠的，而且这些数据一旦在超出购物推荐和广告传播的领域被应用，很可能造成巨大的社会性影响，并对人工智能的发展起到负面作用。