刷新自我，引領(lǐng)計(jì)算的新范式

周禮棟

微軟全球資深副總裁、微軟亞太研發(fā)集團(tuán)首席科學(xué)家、微軟亞洲研究院院長(zhǎng)

在2023年即將遠(yuǎn)去的那一刻，我不禁產(chǎn)生了這樣一種遐想：若干年后，人們會(huì)回想起這一年中大家興奮地學(xué)習(xí)使用大語(yǔ)言模型（Large Language Models，LLMs）和各種 Copilot 的情景，并感慨道：改變就是從那時(shí)開始發(fā)生的。盡管2023年的我們對(duì)人工智能的了解還處在初級(jí)階段，但已確信它將與人類的命運(yùn)緊密相連。

對(duì)微軟亞洲研究院而言，2023年則多了一些新的里程碑意義：我們迎來了建院25周年�；厥走^去的25年，我們可以自信且自豪地說，微軟亞洲研究院探索出了一套有效的企業(yè)研究院模式，孕育了諸多對(duì)微軟公司和全球社會(huì)具有重大影響的創(chuàng)新成果，見證并推動(dòng)了亞洲乃至全球科技的發(fā)展，取得了足以讓每位伙伴驕傲的成就。

在最近與研究院同事們的交流的過程中，我們不約而同地達(dá)成了一個(gè)共識(shí)：與其追憶往昔，不如把目光投向下一個(gè)25年，以展望未來的姿態(tài)來紀(jì)念這個(gè)意義非凡的時(shí)刻。因此，我們一直在思考：在面對(duì)新的技術(shù)發(fā)展浪潮時(shí)，過去那些使我們成功的思維、文化與工作方式，在堅(jiān)守與傳承的同時(shí)，是否應(yīng)該做出一些突破性的改變？

答案是肯定的。我們希望不斷刷新自我，繼續(xù)創(chuàng)造具有深遠(yuǎn)影響的新成果，為人類社會(huì)的福祉做出貢獻(xiàn)。

一、刷新目標(biāo)使命，定義微軟亞洲研究院的下一個(gè)25年

無論是作為微軟全球研發(fā)體系的一員，還是作為企業(yè)研究院的代表，微軟亞洲研究院都具備一些與眾不同，甚至獨(dú)一無二的特質(zhì)。背靠微軟公司這一全球化的平臺(tái)，又身處信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的亞洲地區(qū)，微軟亞洲研究院得以融合東西方創(chuàng)新文化的精髓。自建院以來，我們就秉持開放、自由、多元與包容的文化精神，吸引全球優(yōu)秀科研人才匯聚于此。這也是微軟亞洲研究院能夠在25年中始終站在科技浪潮前沿的原因。

每位微軟亞洲研究院的伙伴都希望我們?cè)谖磥韼资�年里能繼續(xù)保持優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特性。而這正是微軟亞洲研究院刷新自我的出發(fā)點(diǎn)：我們已經(jīng)身處不同的時(shí)代和環(huán)境。就像那些能夠保持長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力的組織一樣，我們必須與時(shí)俱進(jìn)，做出必要的改變。這不僅包括增加新的研究項(xiàng)目，或是簡(jiǎn)單地改變某些流程，更關(guān)鍵的是，我們要著眼于下一個(gè)25年，思考微軟亞洲研究院應(yīng)該朝什么方向前進(jìn)，并確保我們的步伐始終與我們的愿景一致。

至于下一個(gè)25年，我認(rèn)為變化、趨勢(shì)、目標(biāo)等都將緊緊圍繞計(jì)算新范式展開。

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的范式轉(zhuǎn)換周期大約是30~50年，每次范式轉(zhuǎn)換都會(huì)重新定義計(jì)算機(jī)在未來數(shù)十年里如何影響和改變?nèi)祟惿鐣?huì)。50年前，施樂帕克研究中心（Xerox PARC）推出了 Alto 計(jì)算機(jī)，開啟了從工業(yè)計(jì)算向個(gè)人計(jì)算的范式轉(zhuǎn)換過程，并由此產(chǎn)生了眾多彪炳史冊(cè)的創(chuàng)新。

值得一提的是，在Alto誕生時(shí)，人們并沒有在第一時(shí)間將其定義為個(gè)人計(jì)算時(shí)代的開始。但是包括 Xerox PARC 在內(nèi)的研究者都意識(shí)到需要做一些不同以往的事情。后來，隨著圖形界面、以太網(wǎng)、鼠標(biāo)、激光打印機(jī)等創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，大家才逐漸看清這一輪新范式的輪廓。

現(xiàn)在，世界又一次來到孕育新一代計(jì)算范式的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。新的計(jì)算范式將賦能人類生活和工作的方方面面，給各行各業(yè)帶來顛覆性的變革，也將催生眾多新的機(jī)遇。我認(rèn)為，此時(shí)最有意義的工作之一，莫過于思考我們應(yīng)該以怎樣的方式進(jìn)行研究，從而有助于定義新范式這不僅涉及研究和創(chuàng)新，更關(guān)乎人類社會(huì)的未來。

我們認(rèn)為，微軟亞洲研究院的新使命是：通過跨學(xué)科和跨界研究，創(chuàng)造具有重大影響的突破性技術(shù)，為未來幾十年的計(jì)算新范式奠定基礎(chǔ)，并為人工智能和人類發(fā)展創(chuàng)造更美好的未來。

二、刷新研究方式，確保向目標(biāo)邁進(jìn)

我們對(duì)研究方式也進(jìn)行了重新思考，以幫助我們更好地達(dá)成使命。事實(shí)上，微軟亞洲研究院自成立以來一直不斷調(diào)整思維方式與創(chuàng)新模式，未來我們也將做出更多變革。

積極投入跨學(xué)科和跨領(lǐng)域研究

在微軟亞洲研究院看來，未來具有重大意義的突破性成果將來自跨領(lǐng)域的交叉融合。我們已經(jīng)與多個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)展開了合作。而為了讓技術(shù)服務(wù)于人類社會(huì)，在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的合作也將是必不可少的。

我們的目標(biāo)不僅是打破計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他學(xué)科間的壁壘即使在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，也應(yīng)該摒棄以往那種只專注自己細(xì)分領(lǐng)域的做法。大語(yǔ)言模型就是一個(gè)很好的例證：孤立的領(lǐng)域?qū)⒉粡?fù)存在，更強(qiáng)的機(jī)器智能將來自跨學(xué)科與跨領(lǐng)域的深度融合。

連接全球的卓越人才和智慧

在新的范式下，當(dāng)我們提到全球人才時(shí)，其范圍將不再局限于計(jì)算機(jī)人才。隨著跨領(lǐng)域融合的持續(xù)深入，我們需要與各學(xué)科和行業(yè)的人才建立更緊密的聯(lián)系，并為不同領(lǐng)域的人才搭建有效溝通的橋梁，從而跨越學(xué)科的邊界，推動(dòng)學(xué)科交叉與研究融合。

未來，微軟亞洲研究院將繼續(xù)打造更加廣闊的國(guó)際化研究平臺(tái)，與全球各地的優(yōu)秀研究者、機(jī)構(gòu)和大學(xué)建立更緊密的合作關(guān)系，推動(dòng)知識(shí)的自由流動(dòng)和技術(shù)成果的共享，通過匯集全球智慧，共同探索和解決世界面臨的重大問題。

創(chuàng)造具有重大影響力的技術(shù)突破，著眼于具有社會(huì)意義的挑戰(zhàn)

研發(fā)成果被應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品，甚至引領(lǐng)產(chǎn)品未來的發(fā)展方向，當(dāng)然是了不起的成績(jī)。但如果我們止步于此，那么將失去作為基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)的獨(dú)特性。此前，微軟聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨先生到訪微軟亞洲研究院，我有幸主持了一場(chǎng)與他的對(duì)話。蓋茨回顧了當(dāng)初成立微軟研究院的初衷，就是可以為人類的普遍知識(shí)做出貢獻(xiàn)。

因此，微軟亞洲研究院將致力于創(chuàng)造具有廣泛社會(huì)影響的突破性技術(shù)。一方面，我們要確保技術(shù)具有足夠的前瞻性，經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)；另一方面，依托這些突破性技術(shù)，我們能夠在解決具有廣泛和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和社會(huì)問題方面發(fā)揮不可替代的作用。

定義并引領(lǐng)計(jì)算的新范式

新一代計(jì)算范式是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究，乃至更廣泛的行業(yè)和人類社會(huì)共同的機(jī)遇，我們必須行動(dòng)起來，思考我們?nèi)粘５难芯亢凸ぷ魇欠裼兄�于深化�?duì)新范式的理解和定義，而不僅是專注發(fā)表一篇論文、優(yōu)化提升某項(xiàng)技術(shù)，或是服務(wù)于某個(gè)產(chǎn)品。

定義和奠定新范式的基礎(chǔ)將成為我們具有最大共識(shí)的戰(zhàn)略方向。微軟亞洲研究院希望能夠在未來幫助各領(lǐng)域和行業(yè)建立起新范式的基本理論和底層邏輯，從而讓所有人能充分把握這些新的機(jī)遇。

三、傳承與刷新獨(dú)特文化，激發(fā)每個(gè)人的潛力

微軟亞洲研究院擁有獨(dú)特且讓我們引以為傲的文化。但我想強(qiáng)調(diào)的是，文化本身從來不是我們的目的，企業(yè)文化的真正價(jià)值在于激發(fā)個(gè)體的智慧與行動(dòng)力。作為一個(gè)組織，微軟亞洲研究院最關(guān)心的是，我們能否共同創(chuàng)造一個(gè)讓每個(gè)人都能快速成長(zhǎng)，并充分發(fā)揮潛力、產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響力的環(huán)境。

基于組織的使命和對(duì)人才成長(zhǎng)的承諾，我們致力于營(yíng)造一種有利于激發(fā)靈感和創(chuàng)新力的研究文化：我們倡導(dǎo)對(duì)技術(shù)進(jìn)步懷有遠(yuǎn)大抱負(fù)并富有極客創(chuàng)新精神，鼓勵(lì)研究人員拓展研究的深度與廣度，跨越領(lǐng)域界限；我們致力于打造利于培養(yǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)愿景、倡導(dǎo)開放協(xié)作精神和多元包容思維的研究氛圍；我們也不斷探索將好奇心驅(qū)動(dòng)與精準(zhǔn)聚焦相結(jié)合的科研新范式。

我們所追求的這種思維方式和文化氛圍都有一個(gè)共同的前提消除任何不利于集體智慧發(fā)揮和創(chuàng)新的障礙，讓想法自由流動(dòng)（flow），讓最好的想法勝出。我們希望研究人員能在這種鼓勵(lì)個(gè)性表達(dá)且被充分信任的環(huán)境中，迸發(fā)出更深遠(yuǎn)的靈感與思考。正如兩度獲得諾貝爾獎(jiǎng)的萊納斯·卡爾·鮑林（Linus Carl Pauling）所說：獲得好想法的最佳方式是先獲得很多想法。

我們正從多個(gè)方面入手來創(chuàng)造更加暢通無阻的溝通環(huán)境。首先，我們將盡可能避免自上而下的要求式對(duì)話，取而代之的是讓研究員樂于表達(dá)和交流想法的形式。當(dāng)他們感到自己是在主動(dòng)參與而非被要求時(shí)，將更有動(dòng)力和意愿表達(dá)新的想法。

其次，我們鼓勵(lì)每個(gè)人積極發(fā)現(xiàn)未來的潛在機(jī)會(huì)并勇于嘗試，即使那些機(jī)會(huì)聽起來遙不可及，這比展示已有成果更加重要。正如我們無法用現(xiàn)有的知識(shí)來定義新范式，只有勇敢地追求未知，才有可能在未來將其變?yōu)樾碌囊阎��?/p>

最后，我們?yōu)樾聠T工建立Aspire社團(tuán)，幫助他們快速適應(yīng)科研工作和文化，并且通過各種自發(fā)的項(xiàng)目和活動(dòng)快速成長(zhǎng)。與此同時(shí)，新員工也為我們的文化注入了源源不斷的活力。

四、聚焦引領(lǐng)新范式的研究領(lǐng)域

盡管各界對(duì)新范式的探索尚處在起步階段，但微軟亞洲研究院已經(jīng)開始在一些具有潛力的研究領(lǐng)域展開探索，其中很多都是跨學(xué)科的合作。這些跨學(xué)科項(xiàng)目不僅對(duì)相關(guān)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的影響，也提升了我們對(duì)于AI能力的理解和應(yīng)用水平，有助于我們揭示新范式的奧秘。

（1）基礎(chǔ)模型迭代。在現(xiàn)有的Transformer基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) Next Token Prediction學(xué)習(xí)范式這一基礎(chǔ)架構(gòu)之下，人工智能的發(fā)展主要依賴增加訓(xùn)練數(shù)據(jù)量和擴(kuò)大模型規(guī)模。然而，這種增長(zhǎng)的天花板逐漸變得明顯。我們?cè)O(shè)計(jì)的新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)RetNet打破了Transformer無法實(shí)現(xiàn)的低成本推理、高效率、同步訓(xùn)練不可能三角，可以以更低的能耗及成本，實(shí)現(xiàn)人工智能效率和性能的指數(shù)級(jí)提升。

（2）AI與系統(tǒng)結(jié)合。AI誕生于大規(guī)模高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之上�，F(xiàn)在，我們正在研究如何利用AI助力計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的創(chuàng)新和發(fā)展。在我們看來，AI的能力能為解決傳統(tǒng)系統(tǒng)問題提供新的角度，例如：更智能、高效地優(yōu)化復(fù)雜系統(tǒng)的性能；更快速和智能地診斷問題；更便捷地部署和管理。AI與系統(tǒng)相結(jié)合，也能為新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來不同的范式。從芯片設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、編譯優(yōu)化到分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，AI可以成為系統(tǒng)研究者的智能助手，甚至承擔(dān)大部分工作。

（3）創(chuàng)新智能環(huán)境。無線技術(shù)將不僅是通信的工具，還將成為 AI 發(fā)展和應(yīng)用的數(shù)據(jù)橋梁和第六感官，使AI以超越人類的感官來全面理解物理世界，獲得更強(qiáng)大的綜合建模能力。然而，無線技術(shù)正面臨理論和實(shí)踐的雙重挑戰(zhàn)，尤其是受到通信范圍和感知能力的限制。為此，我們提出了全新的研究方向?yàn)闊o線信道構(gòu)建可調(diào)整的智能環(huán)境。這一創(chuàng)新可以利用低成本且易于部署的超表面裝置使無線信號(hào)傳輸至原先難以觸達(dá)的區(qū)域，還可以提升無線感知的精度，使其適用于更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

（4）AI與腦科學(xué)。通過深度融合AI與腦電信號(hào)、基因、血液等大腦關(guān)鍵組成要素，我們正在設(shè)計(jì)一系列特有的領(lǐng)域模型，這不僅將支持科研人員和臨床醫(yī)療專家更好地獲取大腦的反饋信息，發(fā)現(xiàn)腦部異常并深入理解腦部疾病機(jī)理，也有助于我們有效了解人腦的思維方式和認(rèn)知過程，從而給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的設(shè)計(jì)帶來更多啟發(fā)。

（5）AI與傳統(tǒng)文化。我們與甲骨文領(lǐng)域的專家合作，開發(fā)了甲骨文校重助手Diviner，首次將自監(jiān)督AI模型引入甲骨文校重工作中，幫助專家從這項(xiàng)原先完全依靠人工經(jīng)驗(yàn)、既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的工作中解放出來。這一進(jìn)展向?qū)W術(shù)界展示了AI在保護(hù)和傳承富有社會(huì)意義的文化遺產(chǎn)研究中的巨大價(jià)值。

微軟亞洲研究院對(duì)AI社會(huì)責(zé)任的重視，不亞于對(duì)其基礎(chǔ)研究、智能性能和應(yīng)用的關(guān)注。隨著AI對(duì)社會(huì)的影響日益加深，如何確保AI的使用既遵循社會(huì)道德，又真正服務(wù)于人類，是所有AI研究者都必須深入思考的問題。為此，我們啟動(dòng)了社會(huì)責(zé)任人工智能（Societal AI）的研究，并與心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、法學(xué)等社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的專家合作，以期能為AI制定可行的價(jià)值觀標(biāo)準(zhǔn)，確保AI的發(fā)展和使用總能被置于人類利益的框架之內(nèi)。

此外，我們?cè)谌伺c AI 交互、媒體基礎(chǔ)、AI 在行業(yè)和科研的創(chuàng)新應(yīng)用等領(lǐng)域進(jìn)行探索。在本書中，我的同事們也會(huì)將我們?cè)谶@些領(lǐng)域的深度思考和最新成果分享給廣大讀者。

寫在最后

一個(gè)被廣泛認(rèn)同的觀點(diǎn)是，基于洞察和預(yù)判的自我變革是組織長(zhǎng)期保持競(jìng)爭(zhēng)力和持續(xù)成長(zhǎng)的必要手段。因此，我并不想將微軟亞洲研究院正在進(jìn)行或?qū)�來可能的自我刷新定義為顛覆。即便相隔數(shù)年再次造訪，研究院依然會(huì)讓你感到親切，并迅速感受到自己身在何處。我們相信微軟亞洲研究院的文化具有足以穿越周期的生命力，使我們能夠敏銳地觀察世界的微小變化，將智慧應(yīng)用于對(duì)新范式的理解和創(chuàng)新，讓技術(shù)之美真正造福于人類社會(huì)。

致謝

本書匯聚了微軟亞洲研究院全體成員多年的努力，在此，我要特別感謝參與本書創(chuàng)作、出版的各研究組、學(xué)術(shù)合作團(tuán)隊(duì)、法務(wù)團(tuán)隊(duì)及公關(guān)團(tuán)隊(duì)。其中，來自微軟亞洲研究院北京、上海和溫哥華實(shí)驗(yàn)室的研究組為本書提供了豐富的專業(yè)內(nèi)容和深刻的趨勢(shì)洞察，我也希望借此與學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界持續(xù)展開更加積極、活躍的互動(dòng)。同時(shí)，我們從多個(gè)維度分享了科學(xué)研究的創(chuàng)新思維、方法和原則，或許可以啟發(fā)更多讀者，尤其是年輕一代，將科研的匠人精神一代代地傳承下去。

此外，我謹(jǐn)代表微軟亞洲研究院，向推薦本書的各位朋友、合作伙伴、院友及微軟同事表示感謝。我們非常榮幸能夠邀請(qǐng)到這些在各自領(lǐng)域享有盛譽(yù)的學(xué)者，他們以獨(dú)特的視角和豐富的經(jīng)驗(yàn)，為讀者提供寶貴的閱讀推薦。在此，特別感謝（按姓氏首字母排序）：北京大學(xué)智能學(xué)院教授遲惠生，微軟原全球資深副總裁、微軟亞洲研究院前院長(zhǎng)洪小文，康奈爾大學(xué)教授、圖靈獎(jiǎng)得主 John Hopcroft，微軟全球資深副總裁、微軟研究院院長(zhǎng)、微軟全球研究與創(chuàng)新孵化負(fù)責(zé)人Peter Lee，中國(guó)工程院院士潘云鶴，微軟全球執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官Kevin Scott，香港科技大學(xué)校董會(huì)主席、微軟原全球執(zhí)行副總裁、微軟亞洲研究院原院長(zhǎng)沈向洋，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)智能產(chǎn)業(yè)研究院（AIR）院長(zhǎng)張亞勤，中國(guó)工程院院士鄭南寧，比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)北京代表處首席代表鄭志杰。正是在各方伙伴一直以來的支持下，微軟亞洲研究院才能取得長(zhǎng)足的發(fā)展，特此鳴謝！

2024年12月