近日，中國(guó)電子學(xué)會(huì)正式公布“2021中國(guó)電子學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”名單。浙江大學(xué)、達(dá)摩院、阿里云共同完成的“超大規(guī)模高性能圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)及其應(yīng)用”榮獲科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。據(jù)悉，該獎(jiǎng)被認(rèn)為是國(guó)內(nèi)電子信息技術(shù)發(fā)展風(fēng)向標(biāo)。
圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)讓人工智能更接近“人腦”
早在2020年，達(dá)摩院發(fā)布的《達(dá)摩院2020十大科技趨勢(shì)》中就曾提到“人工智能已經(jīng)在‘聽(tīng)、說(shuō)、看’等感知智能領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到或超越了人類(lèi)水準(zhǔn)，但在需要外部知識(shí)、邏輯推理或者領(lǐng)域遷移的認(rèn)知智能領(lǐng)域還處于初級(jí)階段?！?而大規(guī)模圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GNNs)被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為是一種推動(dòng)認(rèn)知智能發(fā)展的有效推理方法。
為讓人工智能的運(yùn)作更加接近于人腦，圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算將深度學(xué)習(xí)算法和圖計(jì)算算法相融合，以達(dá)到更優(yōu)的認(rèn)知與問(wèn)題處理等能力。這種基于圖的深度學(xué)習(xí)不僅能夠挖掘現(xiàn)有圖數(shù)據(jù)背后的豐富價(jià)值，還有助于將關(guān)系數(shù)據(jù)自然地建模為圖，極大地?cái)U(kuò)展了基于圖的深度學(xué)習(xí)模型的適用性。
簡(jiǎn)單理解，在電子商務(wù)場(chǎng)景中，如果把整個(gè)社會(huì)看作一張龐大的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，那么每一個(gè)用戶(hù)、每一樣產(chǎn)品、每一次購(gòu)買(mǎi)行為都是這張圖中呈現(xiàn)的元素。圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算通常被用來(lái)對(duì)這些元素之間錯(cuò)綜復(fù)雜的交互關(guān)系進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，從而更為精準(zhǔn)地與用戶(hù)互動(dòng)。比如，在手機(jī)淘寶上，圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于對(duì)各項(xiàng)商品類(lèi)型的學(xué)習(xí)建立了龐大的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，具備了一定生活常識(shí)，如能理解“生日”與“蛋糕”的關(guān)系，從而更好地理解用戶(hù)的商品搜索等需求。
多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)實(shí)現(xiàn)突破
相相較于我們印象中簡(jiǎn)單的文本和圖像，各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景中需要處理的圖規(guī)模非常大，包含百億級(jí)別的點(diǎn)和千億級(jí)別的邊。這樣規(guī)模的計(jì)算已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原來(lái)的圖像和自然語(yǔ)言的處理。同時(shí)，圖本身是動(dòng)態(tài)變化的，像常見(jiàn)的購(gòu)物類(lèi)APP上每天都會(huì)上架或者下架非常多商品，所以每一天的圖的結(jié)構(gòu)都是不同的。此外，圖的非規(guī)整性、異構(gòu)性等特點(diǎn)都給深度學(xué)習(xí)帶來(lái)了更高級(jí)別的挑戰(zhàn)。
經(jīng)過(guò)數(shù)年快速演進(jìn)，圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)取得突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。以此次獲獎(jiǎng)的“超大規(guī)模高性能圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)”為例，它突破了超大規(guī)模圖表示、圖存儲(chǔ)、圖算子以及圖加速等多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，是一個(gè)自主可控、開(kāi)源開(kāi)放、分布式高性能云上圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。
評(píng)審委員會(huì)評(píng)論稱(chēng)：“該項(xiàng)目研制難度大、創(chuàng)新性強(qiáng)，整體技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平，其中在跨模態(tài)隨機(jī)游走圖內(nèi)嵌向量表達(dá)、超大規(guī)模圖自適應(yīng)分區(qū)和綜合存儲(chǔ)、異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)下圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)加速等方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！?/p>
該平臺(tái)的領(lǐng)先性可以通過(guò)實(shí)際案例來(lái)體現(xiàn)。Criteo研究員Sergey Ivanov總結(jié)的2021年最有影響力的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，有一個(gè)案例提到，UberEats公司(國(guó)外知名送餐軟件公司)此前通過(guò)GraphSage(歸納式圖神經(jīng)算法)梳理食品和餐館關(guān)系。在較小規(guī)模數(shù)據(jù)中該技術(shù)適用良好，但一些工業(yè)場(chǎng)景面臨的可能是數(shù)億邊規(guī)模的圖，這種技術(shù)不再適用。而阿里巴巴大規(guī)模圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)(AliGraph)，支持高效的分布式圖形存儲(chǔ)，僅需5分鐘即可構(gòu)建具有400M節(jié)點(diǎn)的圖，優(yōu)化的采樣運(yùn)算符以及大量?jī)?nèi)部圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。目前該平臺(tái)已用于UberEats公司個(gè)性化搜索等業(yè)務(wù)。
應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，但仍存挑戰(zhàn)
目前來(lái)看，圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在社交網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)圖譜、推薦領(lǐng)域、生命科學(xué)、反作弊、線上支付等場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用。尤其是谷歌、亞馬遜、微軟、阿里巴巴等一眾科技巨頭的涌入，在一定程度上加快了圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用進(jìn)程，但不可否認(rèn)的是挑戰(zhàn)依然存在。
阿里巴巴達(dá)摩院人工智能科學(xué)家楊紅霞在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)指出：“雖然圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有著非常廣闊的前景，但目前圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心假設(shè)尚不明確、可擴(kuò)展性有待提高，需要涌現(xiàn)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的”殺手級(jí)“應(yīng)用。尤其‘端云協(xié)同’是未來(lái)AI產(chǎn)業(yè)服務(wù)的重要形態(tài)，給各種業(yè)務(wù)算法帶來(lái)了新的機(jī)遇，如何將圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與端云協(xié)同結(jié)合，提高其可擴(kuò)展性和在更加復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用(例如智慧城市、XR互聯(lián)網(wǎng)等)是尚待解決的重要課題?！?/p>
她表示，未來(lái)，浙大與阿里團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探索人工智能前沿技術(shù)，增進(jìn)AI認(rèn)知推理能力。雙方將基于達(dá)摩院大模型M6、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)Aligraph，探索端云協(xié)同框架下大小模型共同進(jìn)化的下一代智能體系。
（文章來(lái)源：中國(guó)電子報(bào)）
標(biāo)簽： 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 人工智能 人腦 關(guān)鍵技術(shù) 突破 達(dá)摩院 中國(guó)電子
