就當(dāng)下來(lái)看，AI領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性進(jìn)展的深度學(xué)習(xí)模型，其規(guī)模越大，能耗和成本也隨之增加。自然語(yǔ)言處理模型GPT-3就是個(gè)典型的例子，為了能夠在準(zhǔn)確性與速度方面與人類(lèi)相匹敵，該模型包含1750億個(gè)參數(shù)、占用350 GB內(nèi)存并產(chǎn)生高達(dá)1200萬(wàn)美元的模型訓(xùn)練成本。而且單從成本來(lái)看，大家應(yīng)該就能體會(huì)到它所消耗的海量能源。

UMass Amherst的研究人員們發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練大型AI模型所需要的算力往往對(duì)應(yīng)超過(guò)60萬(wàn)英磅二氧化碳排放量，相當(dāng)于五臺(tái)家用汽車(chē)在整個(gè)使用周期內(nèi)的全部排放！

更要命的是，這些模型在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中（即推理階段）還需要耗費(fèi)更多能源以不斷產(chǎn)出分析結(jié)論。根據(jù)英偉達(dá)的估算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型運(yùn)行所產(chǎn)生的成本有80%至90%來(lái)自推理階段、而非訓(xùn)練階段。

因此有觀點(diǎn)認(rèn)為，要保持AI技術(shù)的快速進(jìn)步，我們必須想辦法找到一條具備環(huán)境可持續(xù)性的道路。但事實(shí)證明，我們完全可以將大規(guī)模模型縮減為能夠運(yùn)行在日常工作站或服務(wù)器上的大小，且?guī)缀醪挥绊憸?zhǔn)確性與速度。

下面，我們先來(lái)聊聊為什么機(jī)器學(xué)習(xí)模型總是這么龐大臃腫。

當(dāng)前，計(jì)算能力每3到4個(gè)月即翻一番

十多年前，斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，用于為視頻游戲中的復(fù)雜圖形提供處理支持的處理器（GPU）能夠在深度學(xué)習(xí)模型中提供極高的計(jì)算效率。這一發(fā)現(xiàn)掀起一輪“軍備競(jìng)賽”，各廠商爭(zhēng)相為深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)出越來(lái)越強(qiáng)大的專(zhuān)用硬件。與之對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)科學(xué)家們創(chuàng)建的模型也越來(lái)越龐大，希望借此帶來(lái)更準(zhǔn)確的處理結(jié)果。兩股力量相互纏繞，也就形成了如今的態(tài)勢(shì)。

來(lái)自O(shè)penAI的研究證明，目前整體行業(yè)都處于這樣的升級(jí)循環(huán)當(dāng)中。2012年至2018年期間，深度學(xué)習(xí)模型的計(jì)算能力每3到4個(gè)月就翻一番。這意味著六年時(shí)間內(nèi)，AI計(jì)算能力增長(zhǎng)達(dá)驚人的30萬(wàn)倍。如前所述，這些算力不僅可用于訓(xùn)練算法，同時(shí)也能在生產(chǎn)環(huán)境中更快帶來(lái)分析結(jié)果。但MIT的最終研究則表明，我們達(dá)到計(jì)算能力極限的時(shí)間可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于大家的想象。

更重要的是，資源層面的限制導(dǎo)致深度學(xué)習(xí)算法開(kāi)始成為極少數(shù)組織的專(zhuān)屬。我們當(dāng)然希望使用深度學(xué)習(xí)從醫(yī)學(xué)影像中檢測(cè)癌細(xì)胞變化、或者在社交媒體上自動(dòng)清除仇恨言論，但我們也確實(shí)無(wú)法承受體量更大、耗電量更高的深度學(xué)習(xí)模型。

未來(lái)：少即是多

幸運(yùn)的是，研究人員們發(fā)現(xiàn)了多種新方法，能夠使用更智能的算法縮小深度學(xué)習(xí)模型，并重新調(diào)整訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的使用方式。如此一來(lái)，大型模型也能夠在配置較低的小規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境內(nèi)運(yùn)行，并繼續(xù)根據(jù)用例提供必要的結(jié)果。

這些技術(shù)有望推動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)大眾化，幫助那些沒(méi)有充足金錢(qián)或資源的組織也能訓(xùn)練算法并將成果投入生產(chǎn)。這一點(diǎn)對(duì)于無(wú)法容納專(zhuān)用AI硬件的“邊緣”用例顯得尤其重要，包括攝像機(jī)、汽車(chē)儀表板以及智能手機(jī)等小型設(shè)備。

研究人員們一直嘗試刪除神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某些非必要連接，或降低某些數(shù)學(xué)運(yùn)算的復(fù)雜性等方式縮小模型體積。這些更小、更快的模型能夠在任意位置以類(lèi)似于大型模型的準(zhǔn)確度與性能保持運(yùn)行。如此一來(lái)，我們不再需要瘋狂追求極致算力，也就有望緩解對(duì)環(huán)境的重大破壞。事實(shí)上，縮小模型體量、提升模型效率已經(jīng)成為深度學(xué)習(xí)的未來(lái)發(fā)展方向。

另一個(gè)重要問(wèn)題，則體現(xiàn)在針對(duì)不同用例在新數(shù)據(jù)集上反復(fù)訓(xùn)練大型模型方面。遷移學(xué)習(xí)技術(shù)有望消除此類(lèi)問(wèn)題——這項(xiàng)技術(shù)以預(yù)訓(xùn)練完成的模型作為起點(diǎn)，能夠使用有限的數(shù)據(jù)集將模型知識(shí)“遷移”至新任務(wù)當(dāng)中，因此我們不必從零開(kāi)始重新訓(xùn)練初始模型。這既是降低模型訓(xùn)練所需算力的重要手段，也將極大緩解AI發(fā)展給自然環(huán)境帶來(lái)的能源壓力。

底線在哪？

只要有可能，模型應(yīng)當(dāng)、也必須尋求“瘦身”以降低算力需求。

另外，模型得到的知識(shí)應(yīng)該可以回收并再次利用，而不必每次都從零開(kāi)始執(zhí)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程。最終，一切有望降低模型規(guī)模、削減算力消耗（而不會(huì)影響性能或準(zhǔn)確性）的方法都將成為解放深度學(xué)習(xí)能量的重要新機(jī)遇。

如此一來(lái)，任何人都能夠以較低的成本在生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)行這些應(yīng)用程序，同時(shí)極大減輕對(duì)自然環(huán)境造成的壓力。當(dāng)“大AI”開(kāi)始變小時(shí)，其中必將蘊(yùn)藏?zé)o數(shù)新的可能。對(duì)于這樣的前景，我們充滿期待。