邁向AI與IC產(chǎn)業(yè)結(jié)合之路

　　高煥堂?（臺灣VR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席，廈門VR/AR協(xié)會榮譽會長兼顧問）

　　0 引言

　　過去十多年來，大數(shù)據(jù)是推動AI發(fā)展的主力。隨著AI應(yīng)用日愈擴(kuò)大和日趨復(fù)雜，計算能力成為當(dāng)今推動AI發(fā)展的新動能。30多年前，臺積電公司開創(chuàng)了新IC產(chǎn)業(yè)分工模式和協(xié)同體系。如今為了結(jié)合IC產(chǎn)業(yè)，AI產(chǎn)業(yè)的智能組件化是必然潮流，AI產(chǎn)業(yè)的分工體系也漸漸地進(jìn)化。于是有趣的是，硬件IC產(chǎn)業(yè)將伴隨新興AI產(chǎn)業(yè)的成長，且心心相印、融合為一。從此公主（AI）和王子（IC）過著幸?？鞓返娜兆印?/p>

　　綜觀現(xiàn)代的IC制程分工是：設(shè)計→制造→測封→組裝（成PC、手機(jī)等）。于是，我們可以依循一樣的思維，把AI制程分工定義為：AI設(shè)計（使用模式）→AI程序開發(fā)（使用模版）→AI測試QA→整合成為AI應(yīng)用系統(tǒng)（Application）。本文就從AI神鷹 ^[1] 的設(shè)計講起。

　　1 AI的長處是什么?

　　一般而言，進(jìn)入到AI領(lǐng)域，首先都會去理解AI可以幫人們做什么（What）。AI擁有非常強(qiáng)的技能就是：代替人類從復(fù)雜的大數(shù)據(jù)中找規(guī)律，然后依據(jù)得到的規(guī)律，來幫人類做預(yù)測（Prediction）。換句話說，考古題做多了，就會有心得和好用的法則，也就成為某個特定領(lǐng)域的專家了。而上述的心得和法則，提供了專家直覺，能鑒往知來，預(yù)測短期未來的變化。

　　AI就如同訓(xùn)練有素的狗，例如在機(jī)場里穿梭于旅客之中，靈敏地聞行李箱里是否有大麻毒品等。這些訓(xùn)練有素的狗可以瞬間搜索行李箱里的大麻毒品味道。所以AI也一樣，除了可以考古、預(yù)測和鑒往知來之外，還能發(fā)揮其專家直覺，不費時不費力地進(jìn)入新事物領(lǐng)域。因之，AI對往事擅于“考古”，對當(dāng)下擅于“探索”。

　　2 AI的短處是什么?

　　AI有其長處，當(dāng)然也有短處。AI對中長期的未來事物變遷的預(yù)測（Forecasting）能力卻非常薄弱。因為AI沒有擬定（對未來的）假設(shè)或假說（Hypothesis）的能力，而且它又沒有關(guān)于未來可變事物的數(shù)據(jù)。所以，AI對往事擅于“考古”，對當(dāng)下擅于“探索”，對未來的“假設(shè)”幾乎無能為力。在AI時代里，AI負(fù)責(zé)考古和探索眼前事實；人類觀想未來和擬定假設(shè)性方案。AI的能力與人類能力形成互補，相輔相成。于是，我們只要找到最佳的互補模式就對了。至于什么是理想的互補的協(xié)同合作模式呢？并無標(biāo)準(zhǔn)答案。

　　3 AI神鷹的起源

　　筆者從《成吉思汗與神鷹》的故事 ^[1] 里，發(fā)現(xiàn)了一個AI設(shè)計模式（Design Pattern），稱之為：AI神鷹（如圖1）。

　　AI神鷹的基本主張是： 比起“有所為”，“有所而不為”可能更關(guān)鍵。與 AI神鷹互補的是：AI獵狗。兩者相輔相成，AI獵狗建議人類“有所為”；AI神鷹則建議人類“有所不為”。有所為，追求獲利；有所不為，降低風(fēng)險。就如同于登山者與雪巴人之間的協(xié)同合作模式 ^[1] 。

　　4 AI神鷹的需求范例

　　一個常見的AI神鷹是：幫助醫(yī)師核對處方上用藥的副作用。醫(yī)師開立處方單時，先交給AI神鷹審視，若藥物之間的交叉副作用過高，神鷹會通知醫(yī)師（人），重新思考其用藥。而一個常見的AI獵狗是：輔助醫(yī)師判斷超音波圖像（如圖2）。

　　AI獵狗作用于人類的“決策前”；而AI神鷹作用于“決策后”。這兩項AI成為人類決策者的最佳伙伴。對于基層經(jīng)理人（決策）而言，AI獵狗可以發(fā)揮很大的輔助效果。對于高層總裁（決策）而言，AI神鷹可以發(fā)揮關(guān)鍵性的效益。所以成吉思汗出行時，隨身攜帶神鷹，而不是獵狗 ^[1] 。

　　獵狗看利益，神鷹看風(fēng)險。兩者協(xié)同合作，帶給人類趨吉避兇效果，讓企業(yè)勢如破竹。如成吉思汗一般，建立地球史上最大版圖的帝國。

　　5 AI神鷹設(shè)計模式（Design Pattern）

　　AI天生具有“考古”和當(dāng)下“探索”的強(qiáng)大能力。也就是AI出生就具有獵狗的天分，能極靈敏地嗅出利益機(jī)會（如哪里有兔子）。也就是一般統(tǒng)稱的“預(yù)測（Predict）”能力，這種極靈敏能力既可以用來嗅出“利益”，也可以用來嗅出“危險”。于是，將一群擅于嗅出風(fēng)險的AI獵狗們，巧妙組合成為一個團(tuán)隊，就成為一只“AI神鷹”了。

　　例如，在機(jī)場來往的行李箱可能裝有“危險”物品（如毒品），警察就讓一群獵狗來嗅出行李箱里的“危險”物。這位警察和一群擅于嗅出毒品的獵狗們，巧妙組合成為一個團(tuán)隊，就成為一只“機(jī)場的神鷹”了。

　　6 從設(shè)計到實現(xiàn)

　　AI獵狗的模型、算法和訓(xùn)練方法都是一樣的，其差別只在于聞嗅的目標(biāo)（利益Vs.風(fēng)險）不同罷了。因之，就把來自CNN的我常用的“格格/丫鬟”模型引過來 ^[2] ，成為AI神鷹的基礎(chǔ)架構(gòu)，如圖3。

　　如果您已經(jīng)熟悉了CNN的架構(gòu)和術(shù)語，就可以理解如何實踐這神鷹了：AI丫鬟對映到CNN的卷積層；而AI格格則對映到CNN的全連接層。換句話說，我們可以直接運用CNN的基本模型來實踐和訓(xùn)練基礎(chǔ)的AI神鷹，幾乎不必耗費額外的學(xué)習(xí)和建模成本。只需讓一群嗅危險的AI獵狗們能協(xié)同合作，并產(chǎn)生整體綜效即可。

　　像AI神鷹的協(xié)同合作結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于醫(yī)療、股市、警政、軍事等各種領(lǐng)域，是一種通用型的“設(shè)計模式（Design Pattern）”，又稱為“設(shè)計模式”。這種AI模式，通常會使用多個模版（Template）來實踐。而模板則由多個Excel工作表和多個Python程序來實踐。然后，這些Python程序則表達(dá)了復(fù)雜的AI算法。

　　模式比較接近人的世界 ， 模版接近機(jī)器的世界 。 模 版 ： 讓AI機(jī)器模擬個人的思考和學(xué)習(xí)（Learning）。模式：讓AI模擬一群人之間的協(xié)同合作（Collaboration），如圖4。

　　7 邁向“智能、軟件與IC”三合架構(gòu)時代

　　于是，我們的終極目標(biāo)是：人機(jī)共舞。而短期愿景是：讓IC產(chǎn)業(yè)與AI智能產(chǎn)業(yè)心心相印、融合為一。例如，現(xiàn)代的IC制程分工是：設(shè)計→制造→測封→組裝（成PC、手機(jī)等）。我們可以依循一樣的思維，把AI制程分工定義為：AI設(shè)計（使用模式）→AI程序開發(fā)（使用模版）→AI測試QA→整合成為AI應(yīng)用系統(tǒng)（Application）。 過去30年來，軟件和硬體都經(jīng)歷過組件化（Component）的成長之路，而實現(xiàn)了軟硬結(jié)合的今日IT潮流。過去是軟硬結(jié)合架構(gòu)，現(xiàn)在是“AI智能（算法）+軟件+IC”三合一架構(gòu)。

　　反觀當(dāng)今的AI應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，一個公司或一個團(tuán)隊 ， 把設(shè)計 、 制造（編程）、測試、組裝（Assembly）都全包了。其相當(dāng)于30年前的IC（半導(dǎo)體）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

　　在2020年代的未來AI產(chǎn)業(yè)，智能組件化是必然潮流，隨著AI應(yīng)用日愈擴(kuò)大日趨復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)的分工體系也在進(jìn)化。讓IC產(chǎn)業(yè)來陪新興AI產(chǎn)業(yè)的成長，且心心相印、融合為一。從此公主（AI）王子（IC）過著幸?？鞓返娜兆印?/p>

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 高煥堂.AI的本質(zhì)及其商業(yè)的康莊大道[J].電子產(chǎn)品世界,2019(9):77-78.

　　[2] 高煥堂.學(xué)AI之路，從探索特征出發(fā)[J].電子產(chǎn)品世界,2019(11):81-84

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第12期第78頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。