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看过剧版《三体》的读者或许都记得一个名场面:来自三体的智子封锁了人类科技,还向地球人发出了「你们是虫子」的宣告。但没有超能力的普通人史强却在蝗群漫天飞舞的麦田中喊出:「把我们人类看成是虫子的三体人,他们似乎忘了一个事实,那就是虫子从来就没有被真正地战胜过」。
三体人看到的是单个虫子脆弱的一面 —— 你可以轻松踩死一只蚂蚁,打死一只蝗虫、蜜蜂。但他们没有看到的是,当这些虫子集结在一起时,它们可以涌现出远超个体简单相加的力量。
科学家们很早就发现了这种力量,并将其命名为「群体智能」(Swarm Intelligence)。这种智能不是由某个中央大脑控制,而是通过个体间的简单互动和信息交换自然形成的。它是一种集体智慧的体现,是自然界中一种奇妙而高效的协作方式。
其实,从宏观上说,人类社会的不断发展和演化也是一种群体智能现象,绝大多数文明成果都是人类个体在长期群体化、社会化的生产生活中逐渐演化形成的产物。
那么,人工智能的发展能否借鉴这种模式?答案自然是「能」。但长期以来,由于机器的个体智能化程度较低等原因,「群体智能」迟迟难以涌现。
生成式 AI 的发展或许可以推动这些问题的解决,也让「群体智能」获得了新一轮的关注。
「这波生成式 AI 相当于把个体的智能化水平提升上去了。而个体智能的提升,意味着群体的智能有望实现指数级增长。」在近期的一次访谈中,RockAI CEO 刘凡平向机器之心表达了这样的观点。
RockAI 是一家成立于 2023 年 6 月的 AI 初创,他们自研了国内首个非 Attention 机制的 Yan 架构通用大模型,并将这个大模型部署在了手机、PC、无人机、机器人等多种端侧设备上,还尝试让自己的大模型在这些设备上实现「自主学习」能力。
而这一切均服务于一个宏大的目标 —— 让每一台设备都拥有自己的智能,而且是可以像人类一样实时学习、个性化自主进化的系统。刘凡平认为,当这些拥有不同能力、不同个性的智能单元得以协同,即可完成数据共享、任务分配和策略协调,涌现出更为宏大、多元的群体智能,最终实现个性化与群体智能的和谐统一,开启人与机器的智能新时代。
那这一切怎么去实现呢?在访谈中,刘凡平和邹佳思(RockAI 联合创始人)向机器之心分享了他们的路线图和最新进展。
一条不同于 OpenAI 的 AGI 路线
前面提到,「群体智能」的研究进展受限于单个个体的智能化程度,所以研究者们首先要解决的问题就是让单个个体变得足够聪明。
要说「聪明」,OpenAI 的模型可以说是出类拔萃。但从目前的情况来看,他们似乎更侧重于训练出拥有超级智能的单个大模型。而且,这条路线走起来并不容易,因为它高度依赖海量的数据和计算资源,这在能源、数据和成本上都带来了可持续性的问题。
此外,通过一个超级智能模型来处理所有任务是一种高度中心化的模式,这在实践中容易出现智能增长的瓶颈,因为单一模型缺乏灵活的适应能力和协作效应,导致其智能提升速度受到限制。
那么,OpenAI 未来有没有可能也走群体智能的路线?这个问题目前还没有明确答案。但可以看到的一点是,以该公司和其他大部分公司当前采用的 Transformer 架构去构建群体智能的单个个体可能会遇到一些障碍。
首先是高算力需求的障碍。以 Attention 机制为基础的 Transformer 架构对计算资源的需求非常高,其计算复杂度为 O (n^2)(n 为序列长度)。这意味着随着输入序列的增长,计算成本急剧增加。在构建群体智能时,我们需要多个单元大模型协同工作,而这些单元大模型往往部署在低算力的设备上(如无人机、手机、机器人等)。如果不经过量化、裁剪等操作,Transformer 架构的模型很难在低算力设备上直接部署。所以我们看到,很多公司都是通过这些操作让模型成功在端侧跑起来。
但对于群体智能来说,光让模型跑起来还不够,还要让它们具备自主学习的能力。在刘凡平看来,这一点至关重要。
他解释说,在一个没有自主学习的群体中,最聪明的个体会主导其他智能体的决策,其他智能体只能跟随它的指引。这种情况下,群体智能的上限就是最聪明个体的水平,无法超越。但通过自主学习,每个智能体都可以独立提升自身的智能水平,并逐渐接近最聪明的个体。而且,自主学习促进了知识共享,类似于人类的知识传承。这样,群体中的所有智能体都会变得更聪明,群体整体的智能水平有望实现指数级增长,远远超出简单的个体累加。
而量化、裁剪等操作最致命的问题,就是破坏了模型的这种自主学习能力。「当一个模型被压缩、量化、裁剪之后,这个模型就不再具备再学习的能力了,因为它的权重已经发生了变化,这种变化基本是不可逆的。这就像我们把一个螺丝钉钉入墙中,如果在敲入的过程中螺丝钉受到损坏,那么想要把它取出来重新使用就变得很困难,让它变得更锋利就变得不可能。」刘凡平解释说。
讲到这里,实现群体智能的路线其实就已经非常清晰了:
首先,你要在架构层面做出改变,研发出一种可以克服 Transformer 缺陷的新架构。
然后,你要将基于这个架构的模型部署到各种端侧设备上,让模型和这些设备高度适配。
接下来,更重要的一点是,这个架构的模型要能够在各种端侧设备上自主学习,不断进化。
最后,这些模型与端侧设备结合成的智能体要能够自主协作,共同完成任务。
这其中的每个阶段都不简单:
在第一阶段,新架构不止要具备低算力、部署到端侧原生无损的特点,还要具备可以媲美 Transformer 架构的性能,保证单个个体足够聪明且可以自主学习。
在第二阶段,「大脑和身体」的高度适配涉及感知层面和数据处理的不同模态,每种设备有着不同的需求,这增加了模型和设备适配的复杂性。
在第三阶段,让模型部署之后还可以学习就意味着要挑战现有的训练、推理完全分离的机制,让模型参数在端侧也可以调整,且调整足够快、代价足够小。这就涉及到对传统反向传播机制的挑战,需要的创新非常底层。
在第四阶段,主要挑战是如何实现智能体之间的有效协作。这个过程要求智能体自主发现并形成完成任务的最佳方案,而不是依赖于人为设定或程序预设的方案。智能体需要根据自己的智能水平来决定协作的方式。
这些难点就决定了,RockAI 必须走一条不同于 OpenAI 的路线,挑战一些传统的已经成为「共识」的方法。
刘凡平提到,在前两个阶段,他们已经做出了一些成果,针对第三、四个阶段也有了一些实验和构想。
群体智能的单元大模型 ——Yan 1.3
第一阶段的标志性进展是一个采用 Yan 架构(而非 Transformer 架构或其变体)的大模型。这个模型的 1.0 版本发布于今年的 1 月份,为非 Attention 机制的通用自然语言大模型。据了解,该模型有相较于同等参数 Transformer 的 7 倍训练效率、5 倍推理吞吐和 3 倍记忆能力。而且,这一模型 100% 支持私有化部署应用,不经裁剪和压缩即可在主流消费级 CPU 等端侧设备上无损运行。
经过半年多的攻关,这一模型刚刚迎来了最新版本 ——Yan 1.3。
Yan 1.3 是一个 3B 参数的多模态模型,能够处理文本、语音、视觉等多种输入,并输出文本和语音,实现了多模态的模拟人类交互。
尽管参数量较小,但其效果已超越 Llama 3 8B 的模型。而且,它所用的训练语料比 Llama 3 要少,训练、推理算力也比 Llama 3 低很多。这在众多非 Transformer 架构的模型中是一个非常领先的成绩,其训练、推理的低成本也让它比其他架构更加贴近工业化和商业化。
这些出色的性能得益于高效的架构设计和算法创新。
在架构层面,RockAI 用一个名叫 MCSD(multi-channel slope and decay)的模块替换了 Transformer 中的 Attention 机制,同时保留 Attention 机制中 token 之间的关联性。在信息传递过程中,MCSD 强调了有效信息的传递,确保只有最重要的信息被传递给后续步骤,而且是以 O (n) 的复杂度往下传,这样可以提高整体效率。在验证特征有效性和 token 之间的关联性方面,MCSD 表现优秀。
在算法层面,RockAI 提出了一种类脑激活机制。这是一种分区激活的机制,就像人开车和写字会分别激活脑部的视觉区域和阅读区域一样,Yan 1.3 会根据学习的类型和知识范围来自适应调整部分神经元,而不是让全量的参数参与训练。推理时也是如此。具体有哪些神经元来参与运算是由仿生神经元驱动的算法来决定的。
在今年的 GTC 大会上,Transformer 论文作者之一 Illia Polosukhin 提到,像 2+2 这样的简单问题可能会使用大模型的万亿参数资源。他认为自适应计算是接下来必须出现的事情之一,我们需要知道在特定问题上应该花费多少计算资源。RcokAI 的类脑激活机制是自适应计算的一种实现思路。
这或许听起来和 MoE 有点像。但刘凡平解释说,类脑激活机制和 MoE 有着本质的区别。MoE 是通过「专家」投票来决定任务分配,每个「专家」的网络结构都是固定的,其结果是可预测的。而类脑激活机制没有「专家」,也没有「专家」投票的过程,取而代之的是神经元的选择过程。其中的每个神经元都是有价值的,选择的过程也是一个自学习的过程。
这种分区激活机制在 MCSD 的基础上进一步降低了 Yan 架构模型的训练、推理计算复杂度和计算量。
「这也符合人类大脑的运行方式。人脑的功耗只有二十几瓦,如果全部的 860 亿个神经元每次都参与运算,大脑产生的生物电信号肯定是不够用的。」刘凡平说道。目前,他们的类脑激活机制已经得到了脑科学团队的理论支持和实际论证,也申请到了相关专利。
以端侧设备为载体,迈向群体智能
在 Yan 1.3 的发布现场,我们看到了该模型在 PC、手机、机器人、无人机等端侧设备的部署情况。鉴于 Yan 1.2 发布时甚至能在树莓派上运行,这样的端侧部署进展并不令我们感到意外。
那么,为什么一定要把模型部署在端侧呢?云端的模型不行吗?邹佳思提到,这是因为模型要跟机器本体做高度适配。以机器人为例,设备的很多参数是难以与云端大模型融合。端侧大模型更容易让机器人肢体协调、大小脑协同工作。
而且我们知道,这些端侧智能体的潜力才刚刚显露。毕竟,以上创新的目标不只是让模型能够在端侧跑起来(当前很多模型都能做到这一点),而是使其具备自主学习的能力,作为「群体智能的单元大模型」持续进化。无论是 Yan 架构的「0 压缩、0 裁剪」无损部署,还是分区激活的高效计算,都是服务于这一目标。这是 RockAI 和其他专注于端侧 AI 的公司的一个本质区别。
「如果我们拿一个 10 岁的孩子和一个 30 岁的博士来比,那肯定 30 岁的博士知识面更广。但是,我们不能说这个 10 岁的孩子在未来无法达到甚至超越这位博士的成就。因为如果这个 10 岁的孩子自我学习能力足够高,他的未来成长速度可能比 30 岁的博士还要快。所以我们认为,自主学习能力才是衡量一个模型智能化程度的重要标志。」刘凡平说道。可以说,这种自主学习能力才是 RockAI 追求的「scaling law」。
为了实现这种自主学习能力,RockAI 的团队提出了一种「训推同步」机制,即让模型可以在推理的同时,实时有效且持续性地进行知识更新和学习,最终建立自己独有的知识体系。这种「训推同步」的运行方式类似于人类在说话的同时还能倾听并将其内化为自己的知识,对底层技术的要求非常高。
为此,RockAI 的团队正在寻找反向传播的更优解,方法也已经有了一些原型,并且在世界人工智能大会上进行过展示。不过,他们的方法原型目前仍面临一些挑战,比如延迟。在后续 Yan 2.0 的发布中,我们有望见到原型升级版的演示。
那么,在每一台设备都拥有了智能后,它们之间要怎么联结、交互,从而涌现出群体智能?对此,刘凡平已经有了一些初步构想。
首先,它们会组成一个去中心化的动态系统。在系统中,每台设备都拥有自主学习和决策的能力,而不需要依赖一个中央智能来控制全局。同时,它们之间又可以共享局部数据或经验,并通过快速的通信网络互相传递信息,从而在需要时发起合作,并利用其他智能体的知识和资源来提升任务完成的效率。
路线「小众」,挑战与机遇并存
纵观国内 AI 领域,RockAI 走的路可以说非常「小众」,因为里面涉及到非常底层的创新。在硅谷,有不少人在做类似的底层研究,就连「神经网络之父」Hinton 也对反向传播的一些限制表示过担忧,特别是它与大脑的生物学机制不符。不过,大家目前都还没有找到特别有效的方法,因此这一方向还没有出现明显的技术代差。对于 RockAI 这样的国内企业来说,这既是挑战,也是机遇。
对于群体智能,刘凡平相信,这是一条迈向更广泛的通用人工智能的路线,因为它的理论基础是非常坚实的,「如果没有群体智能,就没有人类社会的文明,更不会有科技的发展」。
而且,刘凡平认为,群体智能所能带来的生产力变革比拥有超级智能的单个大模型所能带来的更全面、更多样。随着自主架构大模型的研发成功和多元化硬件生态的构建,他们相信自己正在逐渐接近这一目标。
我们也期待看到这家公司的后续进展。
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