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人工智能的发展可能会对芯片行业带来哪些变革影响？

知乎日报 · 公众号 · 问答 · 2024-10-14 16:10

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观察、理解、证伪、实践……以科学为方法，人类的世界观逐渐形成并不断更新，以科学为方法，又将引领人类走向何方？

10.10 — 10.15 「以科学为方法」科学季问答策划上线，张益唐、陈君石、张朝阳、李开复、梁建章等 18 位嘉宾，发起 10 次追问，每日两题，陆续上线，在问答之间，共同追问向前！

老石提问

人工智能的发展可能会对芯片行业带来哪些变革影响？

| 答主：包云岗

总的来说，将 AI 技术应用到处理器芯片领域，总体上都是围绕以下目标展开，即性能更高、开发更快、面积更小、功耗更低，安全更好。

具体而言，这方面的工作可分为三类：

一是 AI 嵌入芯片，在处理器芯片微架构设计中应用 AI 技术；

二是 AI 设计芯片，在处理器芯片开发过程中应用 AI 技术；

三是 AI 调优芯片，利用AI技术搜索更优的软件与芯片适配参数。

AI 设计芯片流程图

这一轮 AI 浪潮是颠覆性的，但这种颠覆性技术能被预测吗？又有多少人提前预测到了？

事实上，当 Hinton 教授在 2006 年发表两篇关于深度神经网络的论文时，即使是大多数同行也并没认识到这将会在未来成为颠覆性技术，直到 2012 年的 ImageNet 竞赛。进一步，虽然 ImageNet 竞赛让学术同行感知到了深度学习技术的颠覆性，但彼时绝大多数企业、风投机构、政府部门以及社会大众都还未感知到深度学习将会掀起新一轮 AI 浪潮，直到 2016 年 AlphaGo 战胜围棋世界冠军李世石。

改变人的思想和观念也许是世界上最难的事情之一。

| 答主：温戈

据我所知，目前超大规模的芯片设计，在整个设计周期中基本都借助AI来进行一些辅助工作。

那么问题来了，AI 会不会抢工程师的饭碗？

我的答案是短期内（5 年）不必有此顾虑，AI 还不具备超大规模芯片的设计和全局优化能力，业界头部公司也不会把自己的芯片设计数据拿去给开源模型进行训练。

而作为工程师或者行业从业者，理解并善用 AI 工具将成为职场中不可或缺的技能。利用 AI 进行设计不仅能显著提升工作效率，还能为自己的能力背书。对于广大职场人士来说，我强烈建议大家积极学习并运用这些先进的生产力工具。借助 AI 作为创作助手来提高创意和设计效率，做一个站在科技前沿的职场达人。

| 答主：桔里猫

AI 对芯片行业，或者芯片行业，我觉得，是机遇，也是风险。

一方面，有算力暴增带来的需求暴涨。另一方面，假以时日，AI 对于集成电路的设计效率提升一定会是巨大的。

效率提升对人类社会的好处无需多言，但对每一个个体来讲，却不一定是什么好事。举个例子，自动驾驶淘汰滴滴司机，你觉得是好是坏？时代的一粒沙，掉到个体头上，也许就是降维打击。

别总想着风浪越大鱼越贵，稍有不慎，可能会被 AI 掀起的滔天巨浪甩下船。

最近反思自我，总觉得太在意过去，又太畏惧将来。不好，不好。

不抱太多历史包袱，保持对科技发展的敬畏，终身学习，时刻准备从头再来，可能才是变革中的生存之道吧。

吴学兵提问

如果未来科技让望远镜继续发展，我们还能看到什么？

| 答主：陈松战

渺渺星空，浩瀚宇宙，人类自古就对天空充满了好奇，试图发展各种探测手段来探索宇宙的奥秘。

科学发展至今，人类对宇宙的探索可以归结为四种信使：电磁波、宇宙线、中微子和引力波。

人类探索宇宙的四种信使（图片源自网络）

2021 年 Science 杂志发布了《125 个科学问题：探索与发现》，其中天文方向有 23 个，包括宇宙的形状、宇宙的构成、宇宙的未来、大爆炸的开始、宇宙中的生命体、宇宙线的起源、宇宙高能中微子起源等等。

随着望远镜技术的发展，我们将会看到更多令人惊奇的宇宙新现象，对宇宙及各类天体演化的认识更加深刻，并逐步揭示这些困扰人类多年的天文难题。

当然，随着知识的丰富，我们对宇宙也将会面临更多新的问题，而这些科学问题也是驱动人类不断进步的动力。这些天文的探索也会推动我们对自然界基本物理规律的研究，进而推动航空航天技术的进步，我也憧憬未来有一天人类能够乘坐飞行器自由奔赴星辰大海、遨游宇宙。

| 答主：拉格朗日L2

量子光干涉技术是最近几年天文观测领域正在发展的新技术。

干涉测量是增加望远镜有效孔径和提高角分辨率的一种有效手段。实际上，光干涉在天文上的应用已经很普遍了，但仅限于射电波段。射电波长较长，由于光的衍射导致分辨率很低。为了提高空间分辨率，通常建造很多小口径的射电望远镜，组成一个干涉阵列，这样可以大大提高空间分辨率，例如正在建的平方公里阵列 SKA。

然而在可见光波段，干涉成像技术没有大规模使用。这是因为射电波段可以记录电压，电压具有强度和相位信息，有了这两个信息就可以做干涉。而接收可见光波段的信号主要利用 CCD，原理是光电效应，无法记录相位信息，而且由于可见光的频率更高，也没有办法像射电波段那样记录电压变化，因此传统方法没办法做可见光的干涉。

图 1. 射电干涉

要想让可见光做干涉成像，首先就是要记录相位。借助量子技术就可以记录光子的量子态，其中包含了振幅和相位信息。但是该技术还有很多难点没有解决。例如，量子态在传输过程中会有损失，导致光干涉不能距离太远，干涉基线不够长。当然，针对这一问题，现在也提出了很多方法，例如可以将量子态储存在量子硬盘中。

未来如果该技术遇到的问题能够成功解决，将进一步提高光学望远镜的分辨率，看到宇宙中更加细节的现象，还可以在宇宙尺度上做一些量子光学实验。

图 2. 一种天文望远镜的量子光干涉技术示意图

| 答主：ReversedT

注意到大就是好。对天文望远镜而言「大」主要指的就是孔径，也就是能用多大面积的镜子来收光（包括射电天文学中的各种电磁波）。孔径越大，看到的东西越明亮（光通量高），从而能在越高的放大倍率下保持可见性，同时能看清的细节也越多（角分辨率高）。

天体物理学家大卫·基平 (David Kipping) 于 2019 年提出了一个以当前科技水平让望远镜进光量超级加倍的思路，他称之为地球望远镜 (Terrascope)，比较忠诚的读者也可将之称作泰拉望远镜。

基平认为可以使用整个地球在高度方向不均匀的大气层来充当一个环形折射透镜，在地球「后方」的某个区域聚焦光线，光路如图所示：

基平使用全球云图与大气分层模型进行相应数值模拟后，发现在距地球大约 150 万千米的位置上（大约位于地球希尔球的边缘，4 倍地月距离），地球望远镜将获得海拔 13.7 千米以上的大气层折射过来的光，从而能够将云层消光限制在 10% 以内，并有效减少红外波段的消光。如果在这个位置安放一台物理孔径 1 米的红外望远镜，并有效遮挡地球本身，那么这圈大气折光提供的进光量将让这台望远镜达到大约 212 米物理孔径所能达到的进光量（~45000 倍放大）。作为参考，哈勃太空望远镜的主镜直径为 2.4 米，目前最先进的太空望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 则有 6.5 米的主镜直径。

换言之，如果以地球望远镜为目标设计一架尺寸与 JWST 相当的观测镜，并把它放到上述距离（不算巧合的是，JWST 实际也部署在距地球大约 150 万千米的位置上——毕竟这是地球希尔球的边缘），那么它能收集到的星光将相当于一块直径超过 1300 米的镜片。而且这将是一架主镜直径超过 1300 米的太空望远镜，能够享受太空望远镜的诸多观测优势。

用这样的怪物级望远镜来回答原问题的话，答案大概是：至少应当能看到一些太阳系外行星表面的大尺度地形，甚至明显的生物/科技信号（例如大片绵延的森林和城市）。

以科学为方法，向科学要答案，邀你一起在问答之间，追问向前。

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