2024年9月28日，南方科技大学、腾讯可持续社会价值事业部、新基石科学基金会联合主办第四届“青年科学家50²论坛”。香港科技大学校董会主席、美国国家工程院外籍院士沈向洋应邀出席论坛，并以《大模型时代的机遇和挑战》为题做了主旨演讲。本文根据演讲实录整理，略有修改，未经本人审阅。标题为编者所拟。
我接着姚先生讲的人工智能话题，跟大家报告一下在大模型时代，我们现在正在做的一些事情，特别是从技术融合、产业跃迁的角度怎么来看这个问题。整个人类发展的历史就是一个技术发展的历史，没有技术就没有GDP的增长。我们就不回顾到什么钻木取火、发明轮子这些事情——我们就从这100年物理学上很多了不起的突破，过去70年人工智能、计算机科学的突破，就可以看得到，有很多发展的机会。
过去几年大家一定是一步一步被新的人工智能的体验所震撼，即使我做了一辈子的人工智能，几年前也很难想象今天这样的情况。我想讲三个例子：第一个是从文生成文，第二个是从文生成图，第三个是从文生成视频。讲到ChatGPT人工智能的系统，不仅国际上有，国内也有。比如，我今天到这里来作演讲之前，我问ChatGPT，我要参加腾讯主办的青年科学家50²论坛，做一个演讲，作为我这样的背景应该讲什么样的话题。大家可能觉得有点搞笑，其实用下来，觉得还是非常好的。ChatGPT大家都比较熟悉了，两年前OpenAI就出了一个文生图的系统，你给出一段话，它就生出一个图出来。7个月之前它又出来了Sora，你给它一段话，它给你生成一段60秒的高清视频，比如这个漫步在东京街头的视频，这都非常震撼。（时间关系我就不放视频了。）我讲一下这个文生图的例子。我是做计算机图形学的，自以为对一张照片好和不好很有感觉。两年前，这张照片出来，这是人类历史上第一个人工智能生成的照片，登上了美国时尚杂志（《Cosmopolitan》）的封面。在旧金山有一个数字艺术家用了OpenAI的系统，问了一段话，产生了这样一个结果。这段话是：在浩瀚的星空中，一位女宇航员在火星上昂首阔步，走向一个广角镜头。我自己没有那么大的艺术天分，但是我看到这张图之后是非常震惊的，我想你也会同意我的讲法，人工智能画出这样的图来，它真的就是像一个女宇航员。所以这个人工智能已经到了相当智能的程度。今天有了这样一些了不起的技术，甚至是一些了不起的产品。我们在国内也都非常努力，从技术到模型，到后面的应用，方方面面我们都在做。刚才姚院士也讲了很多清华最新的工作。所以我就想跟大家分享一下，在通用人工智能时代，我们应该怎么去思考大模型，我想谈几点自己的看法。
第一个思考，今天的通用人工智能、大模型、深度学习，最重要的一件事情是最近这些年整个人工智能算力的增长。过去10年，大模型用到算力的增长，一开始是每年六七倍的增长，后来是每年超过4倍的增长。我现在问大家一个问题，如果一年涨4倍，10年会涨多少倍？大家都知道这一波人工智能发展，最获益的公司就是英伟达，英伟达的芯片出货量逐年递增，算力逐步增强，整个公司的市值也成为全世界3个3万亿美元市值的公司（微软、苹果、英伟达）之一。最重要的还是因为每年大家对算力的需求。2024年购买英伟达芯片的数量还在急剧增长，比如埃隆·马斯克，他现在在建一个10万H100卡的集群，本身建万卡系统就非常困难了，建10万卡系统更困难，对网络的要求都非常高。今天讲算力、大模型这件事情，最重要的就是（算力和数据）扩展（Scaling Laws），算力越多，智能越增长，现在大家都还没有摸到天花板。其中很不幸的是，整个数据量大了以后，算力的增长还不是线性增长，算力的增长更加像是一个平方的增长。因为模型大了以后，要把模型训练出来，数据的量也要堆上去，所以相对来讲更加像是一个平方的增长。对算力的要求，过去10年的变化是非常巨大的。因此我就讲一句话，今天要做人工智能大模型，讲卡伤感情、没卡没感情。我刚才问了大家一个问题，算力每年涨4倍，10年涨多少倍？我们学计算机的人都知道“摩尔定律”，每18个月左右算力增长一倍，英特尔这么多年就是这样发展起来的。为什么英伟达现在已经超越了英特尔？很重要的原因就是它的增长速度不一样。如果18个月涨一倍，10年大概涨100倍，这也是非常了不起的事情；如果每年涨4倍，10年就是100万倍，这个增长是非常惊人的。如果你这样想问题，英伟达的市值过去这10年涨得这么快，也就是可以理解的。第二个思考，关于数据的数据。算力、算法和数据，是人工智能重要的三个因素。前面我提到我们需要很多的数据才能训练通用人工智能。当ChatGPT3还只是在发表论文的阶段，说需要2万亿的Token的数据量；到GPT4出来的时候，大概是12万亿Token的数量，GPT4不断地训练，今天估计它已经超过20万亿Token的数量。对人工智能关心的人都知道，这么长时间以来大家一直等待着GPT5出来，但是它迟迟没出来，如果有GPT5出来，我个人判断可能会达到200万亿Token的数据量。回过头来问，互联网上有没有那么多好的数据。等你清洗完以后，可能20万亿Token就差不多到顶了，所以未来要做GPT5，除了现有的文本数据，还要更多的多模态数据，甚至人工合成的数据。过去三四十年，大家把自己的信息放到网上分享，以前我们觉得这是在给搜索引擎打工，现在回头一想更加了不起的是，这一切好像就是为了ChatGPT出现这一时刻，它把所有的东西整合在一起，通过强大的算力，把这样一个人工智能模型学了出来。第三个思考，大模型的下一章。过去人们首先干的是语言模型。以ChatGPT为代表，它的底层技术是自然语言处理。今天大家正在干的是多模态模型，以GPT-4o为代表，里面很多技术是计算机视觉。再向前走，就是要做具身智能。它的目的实际上是要建一个世界模型。现在就算是做多模态的，底层的物理模型也是没有的，所以要做这样一个世界模型。世界模型就是你不仅要读万卷书，还要行万里路，把世界上更多的知识再反馈回你的大脑里。所以应该做机器人。我就觉得深圳应该下定决心做机器人，做具身智能。机器人里面有一个特别的赛道叫自动驾驶，自动驾驶是一个特别的机器人，只是它是在给定的路线上行驶。要怎么做？有很多多模态的科研工作要做，我相信一个非常重要的方向是多模态的理解和生成的统一。就算Sora、Dall-E做出来，它也是分开的，多模的生成和多模的理解没有统一起来。这方面有很多科研的工作我们可以做。举一个例子，我的几个学生他们多模态的理解做得非常优秀。如果拿一张图给人工智能看一看，为什么图中的行为被称为“无效技能”，AI给你解释是，这个图看起来好像是一个小朋友在地上打滚，但是他妈妈无动于衷，自己在看手机和喝饮料，所以小朋友这个技能就被称为“无效技能”。AI现在对图的理解做得越来越好。第四个思考，人工智能的范式转移。两个礼拜前，OpenAI发布了最新一个模型就是GPT-o1。前面我也提到GPT一直发展，到了GPT4以后，GPT5一直出不来，大家就在想，如果只是大模型参数的增长，是不是走到顶了？没有人知道。我们国内也没有做出更加超大的模型。但是突然现在一个新的维度出现了，不是做前面的预训练（扩展），而是真正在做推理的时候再去做扩展。它是从原来的GPT思路，变成了今天的自主学习的道路，就是在推理这一步强化学习，不断地自我学习的过程。以前我们做预训练，基本上就是预测下一个字是什么，下一个token是什么。现在新的思路是要打草稿，试试看这条路对不对，那条路对不对。就像我们做数学题一样，先打个草稿，看看哪个路走得通，有一个思维链，再看优化思维链过程中的机会。到现在为止只有OpenAI把这样一个系统放出来，我也鼓励大家看看这里面的一些例子。最重要的是，它整个过程非常像人类思考问题、分析问题，打草稿、验证、纠错、重新来，这个思路空间就会非常大。做这件事也需要非常多的算力才行。第五个思考，大模型横扫千行百业。所有的公司都要面对大模型带来的机会，但是不需要每个公司都做通用的大模型，如果你连1万张卡没有，是没有做通用大模型的机会的，要做通用大模型，至少要有万卡。比如说GPT4出来的时候，它的训练的总量是2×10^25 FLOPs。这么大的训练量，1万张A100卡也要跑一年时间才能跑到这个量，如果这个量都跑不到，就不存在做出真正的通用大模型。有了通用大模型，我们在这个基础上可以建自己的行业大模型，比如金融、保险，可能千卡就可以做得非常好，在上面做一些微调。对一个企业来讲，你有自己的内部数据、客户数据，把这些数据拿出来，几十张、上百张卡就可以做一个面向自己企业的非常好的模型。所以它是一层一层不断地搭起来的。当然还有一个非常重要的维度，也是我非常喜欢的，就是未来的个人大模型。今天我们已经慢慢在PC、手机里面(积累了一定的数据)，对我们自己的理解越来越多，未来我相信有这样一个超级智能、帮助你的AI，收集了你的相关数据以后，它可以建一个自己的个人大模型。应用在（个人）终端、手机就是一个很自然的事情。PC方面，微软、联想这些PC公司也在推AI PC的概念。所以，也有这样一些机会。在中国的大模型建设浪潮当中，越来越多的是行业大模型。到今年7月底之前，中国一共有197个模型被批准，当中70%是行业大模型，30%是通用大模型。未来通用大模型的数量、占比会越来越低。我们可以在通用大模型上做金融模型，比如上海的一家公司做的面向它的金融客户的大模型。英伟达的财报出来了，这个模型马上可以总结出它的亮点是什么、问题是什么。第六个思考，大模型最大的超级应用是什么，最大的机会在哪里？很多人现在不断地尝试，想找到一个超级应用。实际上超级应用一开始就在那里，就是一个超级Agent。以前我跟盖茨在微软一起做了很多年的工作，我们都在思考这个问题。它难在哪里？难在真正你要做有用工作的时候，要理解一个工作流，你问了一个问题，它能一步一步拆解，把这个事情能够做出来，有意义。今天能做的、又有一定影响力的，是做客服、简单的个人助理。但是很多工作是没法弄的，它为什么没法弄呢？你要做一个数字大脑。在这个架构图里你就能看到它的困难，底下的大模型只是第一步，它的能力还没有强大到把上面的这些工作都帮你一步一步做掉。因为你真正要做这样一个Agent，让它能做事情，它要了解下面这些问题是什么，每一部分都有对应的技能。接下来相信大家会看到很多这样的应用。第七个思考，开源和闭源。过去几十年世界科技的发展，特别是中国科技的发展，有两件事情是非常重要的。第一是出现了互联网，有了互联网之后，你就可以在网上找到所有的论文、资料。第二是开源，开源就使得你做应用的时候，跟领先者的差距急剧缩短。但是在大模型开源这件事情上，和传统的操作系统、数据库的开源还不一样，虽然现在开源系统的能力是直逼闭源系统。国内也有很多公司在做开源的东西，今天开源做得非常好的是Meta的Llama 3.1，号称和OpenAI的差距不大了。我不这么认为，我认为它并不是传统的开源，它只是开源了一个模型，并没有给你源代码和数据，所以我们在用开源系统的时候，也要下定决心真正理解大模型的系统闭源的工作。第八个思考，要重视AI治理。因为AI发展太迅猛了，全世界对AI安全都非常重视。因为这件事情的影响实在是太大了，人工智能对千行百业、对整个社会的冲击非常大，整个世界的发展实际上是要大家共同来面对AI治理的。
第九个思考，重新思考人机关系。我刚才介绍了文生文、文生图、文生视频——有多少是机器的智能，有多少是因为人机交互给我们带来的震撼？大概10年前，《纽约时报》专栏作家John Markoff写了一本我非常喜欢的书Machines of Loving Grace，当中总结了计算机科技过去发展的两条线：一条是人工智能；另外一条是IA（Intelligent Augmentation），它是智能的增强，就是人机交互。有了计算机之后，它帮助人做了很多事情，下棋是其中一个例子。事实上，真正把人机交互搞清楚，才能成为每一代高科技企业真正有商业价值的领导者。今天人工智能的界面已经非常清晰了，就是对话的过程，代表是ChatGPT。但是讲OpenAI加上微软就代表这个时代还太早，他们是领先了，但是未来还有很多想象的空间。第十个思考，智能的本质。今天虽然大模型已经给大家带来很多的震惊，但是我们对大模型、深度学习的理解暂时是没有理论的。不像物理学，大到浩瀚的星空、小到微小的量子都有很美的一些物理的定律来描述。今天人工智能还没有这样的理论，没有可解释性、没有鲁棒性。今天深度学习的框架还到不了真正的通用人工智能。关于人工智能的涌现，大家只是讲讲，并没有讲清楚。为什么模型大到一定程度智能就涌现了？为什么70B的模型就能涌现智能？没有这样的道理。所以我们也在非常努力地研究这方面的问题。去年暑假我也在香港科技大学组织了一场主题为“Mathematical Theory for Emergent Intelligence”的研讨会，讨论涌现智能背后还是要把一些科学原理、数学原理讲清楚。要有更多愿意探索的人参与进来，特别是像“科学探索奖”、“新基石研究员项目”的出现，有更多的年轻科学家加入进来，有更多的信心、信念深入到为未来人工智能发展再有突破的难的问题当中。再次祝贺各位获奖者、年轻的科学家。科技的发展需要靠年轻人一代一代来做，特别是人工智能。
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