近日，中國電子學會正式公布“2021中國電子學會科學技術(shù)獎”名單。浙江大學、達摩院、阿里云共同完成的“超大規(guī)模高性能圖神經(jīng)網(wǎng)絡計算平臺及其應用”榮獲科技進步一等獎。據(jù)悉，該獎被認為是國內(nèi)電子信息技術(shù)發(fā)展風向標。
圖神經(jīng)網(wǎng)絡讓人工智能更接近“人腦”
早在2020年，達摩院發(fā)布的《達摩院2020十大科技趨勢》中就曾提到“人工智能已經(jīng)在‘聽、說、看’等感知智能領(lǐng)域已經(jīng)達到或超越了人類水準，但在需要外部知識、邏輯推理或者領(lǐng)域遷移的認知智能領(lǐng)域還處于初級階段?！?而大規(guī)模圖神經(jīng)網(wǎng)絡(GNNs)被業(yè)內(nèi)公認為是一種推動認知智能發(fā)展的有效推理方法。
為讓人工智能的運作更加接近于人腦，圖神經(jīng)網(wǎng)絡計算將深度學習算法和圖計算算法相融合，以達到更優(yōu)的認知與問題處理等能力。這種基于圖的深度學習不僅能夠挖掘現(xiàn)有圖數(shù)據(jù)背后的豐富價值，還有助于將關(guān)系數(shù)據(jù)自然地建模為圖，極大地擴展了基于圖的深度學習模型的適用性。
簡單理解，在電子商務場景中，如果把整個社會看作一張龐大的關(guān)系網(wǎng)絡圖，那么每一個用戶、每一樣產(chǎn)品、每一次購買行為都是這張圖中呈現(xiàn)的元素。圖神經(jīng)網(wǎng)絡計算通常被用來對這些元素之間錯綜復雜的交互關(guān)系進行學習分析，從而更為精準地與用戶互動。比如，在手機淘寶上，圖神經(jīng)網(wǎng)絡基于對各項商品類型的學習建立了龐大的知識網(wǎng)絡，具備了一定生活常識，如能理解“生日”與“蛋糕”的關(guān)系，從而更好地理解用戶的商品搜索等需求。
多項關(guān)鍵技術(shù)難點實現(xiàn)突破
相相較于我們印象中簡單的文本和圖像，各種業(yè)務場景中需要處理的圖規(guī)模非常大，包含百億級別的點和千億級別的邊。這樣規(guī)模的計算已經(jīng)遠遠超過原來的圖像和自然語言的處理。同時，圖本身是動態(tài)變化的，像常見的購物類APP上每天都會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)性等特點都給深度學習帶來了更高級別的挑戰(zhàn)。
經(jīng)過數(shù)年快速演進，圖神經(jīng)網(wǎng)絡的研究已經(jīng)取得突飛猛進的進展。以此次獲獎的“超大規(guī)模高性能圖神經(jīng)網(wǎng)絡計算平臺”為例，它突破了超大規(guī)模圖表示、圖存儲、圖算子以及圖加速等多個技術(shù)難點，是一個自主可控、開源開放、分布式高性能云上圖神經(jīng)網(wǎng)絡學習平臺。
評審委員會評論稱：“該項目研制難度大、創(chuàng)新性強，整體技術(shù)處于國際先進水平，其中在跨模態(tài)隨機游走圖內(nèi)嵌向量表達、超大規(guī)模圖自適應分區(qū)和綜合存儲、異構(gòu)計算架構(gòu)下圖神經(jīng)網(wǎng)絡學習加速等方面達到國際領(lǐng)先水平。”
該平臺的領(lǐng)先性可以通過實際案例來體現(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)絡應用中，有一個案例提到，UberEats公司(國外知名送餐軟件公司)此前通過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)絡平臺(AliGraph)，支持高效的分布式圖形存儲，僅需5分鐘即可構(gòu)建具有400M節(jié)點的圖，優(yōu)化的采樣運算符以及大量內(nèi)部圖神經(jīng)網(wǎng)絡。目前該平臺已用于UberEats公司個性化搜索等業(yè)務。
應用場景廣泛，但仍存挑戰(zhàn)
目前來看，圖神經(jīng)網(wǎng)絡已經(jīng)在社交網(wǎng)絡、知識圖譜、推薦領(lǐng)域、生命科學、反作弊、線上支付等場景中得到了廣泛應用。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)絡計算技術(shù)的研發(fā)、應用進程，但不可否認的是挑戰(zhàn)依然存在。
阿里巴巴達摩院人工智能科學家楊紅霞在接受《中國電子報》記者采訪時指出：“雖然圖神經(jīng)網(wǎng)絡有著非常廣闊的前景，但目前圖神經(jīng)網(wǎng)絡的核心假設尚不明確、可擴展性有待提高，需要涌現(xiàn)圖神經(jīng)網(wǎng)絡的”殺手級“應用。尤其‘端云協(xié)同’是未來AI產(chǎn)業(yè)服務的重要形態(tài)，給各種業(yè)務算法帶來了新的機遇，如何將圖神經(jīng)網(wǎng)絡與端云協(xié)同結(jié)合，提高其可擴展性和在更加復雜環(huán)境中應用(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，浙大與阿里團隊將繼續(xù)探索人工智能前沿技術(shù)，增進AI認知推理能力。雙方將基于達摩院大模型M6、圖神經(jīng)網(wǎng)絡平臺Aligraph，探索端云協(xié)同框架下大小模型共同進化的下一代智能體系。
（文章來源：中國電子報）
