Naveen Rao: 4D Computing, AI's Energy Wall & Beating Biology

以下是内容的中文翻译： **介绍人/主持人** * 介绍了Naveen Rao，他是Unconventional AI的联合创始人兼首席执行官，该公司是一家人工智能芯片初创公司，以“为深度科技公司构建和销售产品而闻名”。 * 将Naveen描述为一位“定义上的异类创始人”，并提到他之前创办的公司从2000万美元发展到7亿至8亿美元的规模。 * 引用了Naveen的一些观点，包括：“我认为除非你能构建它，否则你无法真正理解它。”“仅仅因为某事经过尝试并不意味着它是错误的。”（Naveen本人后来澄清了他在AI方面的立场）。 * 引用Naveen关于人工智能的看法：“我是一个人工智能悲观论者的对立面。我认为人工智能是人类进化的下一个阶段。”以及“我们需要硬件基板上的创新才能真正构建出真正的智能。” * 在Naveen演讲结束后，他对Naveen的演讲表示惊叹：“我必须说，这真是出乎意料，太棒了。” * 就将早期版本转化为实际产品提出了问题，包括所需生态系统（如晶圆厂、封装商）、时间和复杂性。 * 询问最终产品是什么，是否是他们管理的一个虚拟机或数据中心产品。 * 询问他们是否会支持现有的模型家族和架构，以及如何让大家适应这种新范式，因为目前的模型都基于抽象概念（如KVCache）。 * 询问他们的方法中是否存在类似矩阵乘法（matmul）这样的基本元素。 * 询问团队的构成，例如是否包含生物学家、物理学家等不同领域的专家。 * 询问是否存在类似于CUDA的工具，能够让不同背景的团队成员进行沟通和协作。 **Naveen Rao（Unconventional AI联合创始人兼首席执行官）** * 对参加会议表示兴奋，并重申自己是“人工智能悲观论者的对立面”，认为人工智能是人类有史以来创造的最具变革性的技术之一，将使人类进入“下一个进化阶段”。 * 分享个人经历： * 从小（1978年拥有第一台电脑，80年代初学习编程）就想制造智能机器，将编程视为一个谜题。 * 受科幻影响成为一名电气工程师，之后攻读神经科学博士学位，旨在解决“如何让计算机变得智能”的问题。 * 认为目前对技术专家来说是一个梦想，因为整个世界都在朝着这个方向发展。 * 分享创业经历： * 2014年创立了Nirvana Systems，这是第一家人工智能芯片公司，当时“人工智能”还不是一个常用词，且说服人们投资硬件非常困难。 * 将Nirvana Systems卖给了英特尔（他认为卖得太早了），并在英特尔创建并管理了人工智能部门。 * 2020年离开英特尔后，开始思考如何构建更大的模型（如大型语言模型）的基础设施。 * 致力于将GPU平台化并实现规模化，使其易于他人使用。 * 在2022年ChatGPT发布后，其公司成为构建自有模型的最佳选择之一。 * 2023年与Databricks合并，目前占Databricks总收入的四分之一。 * 介绍Unconventional AI及其目标： * 正在“重新思考计算机的工作基础”，从第一性原理出发构建一台新机器。 * 目标是实现极高的能效，最初设定为五年内实现“1000倍的能效”，后因AI加速科学问题解决而将目标修订为三年半。 * 描述Unconventional AI的组织结构： * 是一个“自上而下”的公司，从理论家（拥有数学、理论神经科学博士学位）开始，他们提出能通过减少信息移动来提高能效的概念。 * 这些概念被转化为在真实数据上训练的模型，并根据真实标准进行评估。 * 然后是构建物理硬件的团队（电路架构师、设计师、建模师）。 * 最终目标是构建完整的系统、主板和产品。 * 阐述能源问题： * 以谷歌为例，每月处理3.2万亿（quadrillion）个token。 * 即便以每token 10焦耳的较低能耗计算，也需要12吉瓦的电力。 * 美国数据中心目前消耗约40吉瓦，全球不足100吉瓦，而谷歌一家公司的AI服务就占用了12吉瓦。 * 估计如果模型持续增长且需求增加，大约三年内我们将面临能源短缺。 * 指出市场呈指数级增长，而能源供应呈线性增长，由此产生的“差距”是需要通过技术解决的问题。 * 数据中心关注点已从占地空间、网络设备、GPU转变为今天的能源——“首先考虑能源”。 * 服务一个token的成本中，约50%是能源，其余是硬件资本支出和空间。 * 他们的商业模式是通过将每瓦特的收益提高1000倍来“货币化”能源。 * 如何构建更高效的计算机（受生物学启发）： * 人脑消耗约20瓦。猴子大脑约1瓦。手机约1瓦。 * 松鼠大脑仅消耗8毫瓦，却能表现出极其精确和准确的行为，强调了生物智能的能效。 * 认为“除非我们能创造它，否则我们无法真正理解它。” * 现有AI系统的低效率根源： * 计算系统中大部分能量都用于“移动信息”。 * 人脑皮层每秒移动约160亿位，而GPU或高端计算系统每秒在芯片外移动近30万亿位，芯片内部则更多100倍。正是这种信息移动导致了高能耗。 * 计算机历史与当前瓶颈： * 计算机从机械、模拟发展到数字时代（1930s-1940s）。 * 1940年代计算机的运行方式（内存与计算分离，信息来回移动）与今天类似，导致大量的信息移动。 * 计算机被设计为追求速度（如ENIAC用于炮弹轨迹计算），而非能效。 * 摩尔定律（通过缩小晶体管提高效率）已基本终结，频率和单线程性能的扩展也已停止，效率提升不再通过这种方式实现。 * Unconventional AI的方法：“切断中间环节”： * 现有计算机建立在抽象之上（如将模拟的晶体管行为抽象为数字的1和0），这些抽象是“有损的”且低效。 * 他们的做法是简化这一点，找到半导体物理的抽象，并将其直接与神经网络连接。 * 指出大脑中的智能源于神经元的物理特性，而非线性代数或浮点运算。他们希望用半导体模仿这一点。 * 引用自然界中的例子（如鸟群、蚁群的涌现行为）来解释“动力系统理论”，即简单组件的简单行为如何产生智能的涌现特性。 * 以节拍器同步为例解释动力系统： * 放置在同一块木板上的多个节拍器会自发同步，这是系统物理特性的体现。 * 这说明物理系统可以通过固有互联产生特定行为。 * 将动力系统应用于生成式AI： * 发布了名为“Uno”的模型，一个基于振荡器（类似节拍器）的图像生成模型。 * 该模型经过模拟并开源，展示了通过动力系统进行训练并产生有用输出（如图像生成）的能力。 * 展示了系统状态空间轨迹的分析以及实际生成的图像。 * 在稀疏性方面的进展： * 指出现有连接的N平方缩放问题（连接越多，复杂度呈指数级增长）。 * 稀疏性允许他们舍弃部分连接，不仅能提高效率和可扩展性，还能获得更好的系统行为和训练效果。 * 称之为“圣杯”，因为这在效率、可扩展性和性能上都带来了提升。 * 首次公开展示他们的物理动力学计算机： * 在短短五个月内建成，于六月一日完成设计并送厂制造。 * 芯片已返回实验室并获得结果，展示了“有史以来第一批由这种计算机生成的图像”。 * 能效极高：每张图片仅需500纳焦耳（纳焦耳是10的负9次方），而GPU约为毫焦耳，这意味着“效率高出许多个数量级”。 * 这种效率来源于它不移动信息。 * 这是首次公开谈论这一突破。 * 新型计算机的意义： * 计算机发展历程：CPU -> GPU（并行度更高） -> 计算与存储结合（更并行、更细粒度）。 * 以上皆为冯·诺依曼架构（内存与计算分离）。 * 他们构建的是“动力学计算机”，计算与存储合二为一，没有内存接口，每个计算单元本身就是内存。 * 称之为“4D计算”：利用时间维度（动态）和物理三维（芯片堆叠、平面设计）。 * 这种新方法已被证明在提高效率方面有效。 * 1000倍能效提升的未来影响： * 关注“每瓦智能”。 * 哺乳动物大脑的能效接近热力学极限（相差一到两个数量级）。 * 目前系统与极限相差100亿倍。 * 目标是在三年半内达到2D光刻的极限，并最终“超越生物学”，在未来十年内实现计算无处不在（包括机器人）。 * 预测数据中心将从大型、兆瓦级转变为众多小型、本地化、适应性强的形式，这对环境更友好。 * 设想能构建数十亿个机器人，动态协作解决世界问题。 * 引用杰文斯悖论：当一项资产的基础成本降低1000倍时，其消耗量将远超1000倍的下降比例。 * 预计这将创造“人类有史以来最大的市场”。 * 回答提问： * **产品路线图：** 两年内推出完整产品。 * **产品形态：** 一款新的数据中心产品，一个完整的机架系统，通过网线实现“token输入、token输出”，但内部结构与现有计算机完全不同。 * **对现有模型的支持：** 需要一些迁移工作，但主要在“模型层”而非操作层进行。现有模型可以工作，但需要计算资源来完成过渡。 * **矩阵乘法：** 在他们的系统中不以传统矩阵乘法形式存在。虽然可以将其描述为矩阵乘法，但它是通过“时变行为”实现的。每个时间步可以被分析为当前状态矩阵乘以一个转换矩阵。 * **团队构成：** 团队由动力系统理论家（该领域已存在百年）和芯片工程师组成。最大的挑战是让这些专业背景差异巨大的人才协调合作。 * **开发工具：** 构建了一套基于Python的库，用于表达具有随机行为的时变元素，类似于一个特定的语言。

这是一段播客节目的节选，由一位介绍人引出Unconventional AI的联合创始人兼首席执行官Naveen Rao，随后Naveen Rao进行了演讲，并在演讲结束后回答了介绍人的提问。 **介绍人/主持人** * 介绍了Naveen Rao，他是Unconventional AI的联合创始人兼首席执行官，该公司是一家人工智能芯片初创公司，以“为深度科技公司构建和销售产品而闻名”。 * 将Naveen描述为一位“定义上的异类创始人”，并提到他之前创办的公司从2000万美元发展到7亿至8亿美元的规模。 * 引用了Naveen的一些观点，包括：“我认为除非你能构建它，否则你无法真正理解它。”“仅仅因为某事经过尝试并不意味着它是错误的。”（Naveen本人后来澄清了他在AI方面的立场）。 * 引用Naveen关于人工智能的看法：“我是一个人工智能悲观论者的对立面。我认为人工智能是人类进化的下一个阶段。”以及“我们需要硬件基板上的创新才能真正构建出真正的智能。” * 在Naveen演讲结束后，他对Naveen的 발표表示惊叹：“我必须说，这真是出乎意料，太棒了。” * 就将早期版本转化为实际产品提出了问题，包括所需生态系统（如晶圆厂、封装商）、时间和复杂性。 * 询问最终产品是什么，是否是他们管理的一个虚拟机或数据中心产品。 * 询问他们是否会支持现有的模型家族和架构，以及如何让大家适应这种新范式，因为目前的模型都基于抽象概念（如KVCache）。 * 询问他们的方法中是否存在类似矩阵乘法（matmul）这样的基本元素。 * 询问团队的构成，例如是否包含生物学家、物理学家等不同领域的专家。 * 询问是否存在类似于CUDA的工具，能够让不同背景的团队成员进行沟通和协作。 **Naveen Rao（Unconventional AI联合创始人兼首席执行官）** * 对参加会议表示兴奋，并重申自己是“人工智能悲观论者的对立面”，认为人工智能是人类有史以来创造的最具变革性的技术之一，将使人类进入“下一个进化阶段”。 * 分享个人经历： * 从小（1978年拥有第一台电脑，80年代初学习编程）就想制造智能机器，将编程视为一个谜题。 * 受科幻影响成为一名电气工程师，之后攻读神经科学博士学位，旨在解决“如何让计算机变得智能”的问题。 * 认为目前对技术专家来说是一个梦想，因为整个世界都在朝着这个方向发展。 * 分享创业经历： * 2014年创立了Nirvana Systems，这是第一家人工智能芯片公司，当时“人工智能”还不是一个常用词，且说服人们投资硬件非常困难。 * 将Nirvana Systems卖给了英特尔（他认为卖得太早了），并在英特尔创建并管理了人工智能部门。 * 2020年离开英特尔后，开始思考如何构建更大的模型（如大型语言模型）的基础设施。 * 致力于将GPU平台化并实现规模化，使其易于他人使用。 * 在2022年ChatGPT发布后，其公司成为构建自有模型的最佳选择之一。 * 2023年与Databricks合并，目前占Databricks总收入的四分之一。 * 介绍Unconventional AI及其目标： * 正在“重新思考计算机的工作基础”，从第一性原理出发构建一台新机器。 * 目标是实现极高的能效，最初设定为五年内实现“1000倍的能效”，后因AI加速科学问题解决而将目标修订为三年半。 * 描述Unconventional AI的组织结构： * 是一个“自上而下”的公司，从理论家（拥有数学、理论神经科学博士学位）开始，他们提出能通过减少信息移动来提高能效的概念。 * 这些概念被转化为在真实数据上训练的模型，并根据真实标准进行评估。 * 然后是构建物理硬件的团队（电路架构师、设计师、建模师）。 * 最终目标是构建完整的系统、主板和产品。 * 阐述能源问题： * 以谷歌为例，每月处理3.2万亿（quadrillion）个token。 * 即便以每token 10焦耳的较低能耗计算，也需要12吉瓦的电力。 * 美国数据中心目前消耗约40吉瓦，全球不足100吉瓦，而谷歌一家公司的AI服务就占用了12吉瓦。 * 估计如果模型持续增长且需求增加，大约三年内我们将面临能源短缺。 * 指出市场呈指数级增长，而能源供应呈线性增长，由此产生的“差距”是需要通过技术解决的问题。 * 数据中心关注点已从占地空间、网络设备、GPU转变为今天的能源——“首先考虑能源”。 * 服务一个token的成本中，约50%是能源，其余是硬件资本支出和空间。 * 他们的商业模式是通过将每瓦特的收益提高1000倍来“货币化”能源。 * 如何构建更高效的计算机（受生物学启发）： * 人脑消耗约20瓦。猴子大脑约1瓦。手机约1瓦。 * 松鼠大脑仅消耗8毫瓦，却能表现出极其精确和准确的行为，强调了生物智能的能效。 * 认为“除非我们能创造它，否则我们无法真正理解它。” * 现有AI系统的低效率根源： * 计算系统中大部分能量都用于“移动信息”。 * 人脑皮层每秒移动约160亿位，而GPU或高端计算系统每秒在芯片外移动近30万亿位，芯片内部则更多100倍。正是这种信息移动导致了高能耗。 * 计算机历史与当前瓶颈： * 计算机从机械、模拟发展到数字时代（1930s-1940s）。 * 1940年代计算机的运行方式（内存与计算分离，信息来回移动）与今天类似，导致大量的信息移动。 * 计算机被设计为追求速度（如ENIAC用于炮弹轨迹计算），而非能效。 * 摩尔定律（通过缩小晶体管提高效率）已基本终结，频率和单线程性能的扩展也已停止，效率提升不再通过这种方式实现。 * Unconventional AI的方法：“切断中间环节”： * 现有计算机建立在抽象之上（如将模拟的晶体管行为抽象为数字的1和0），这些抽象是“有损的”且低效。 * 他们的做法是简化这一点，找到半导体物理的抽象，并将其直接与神经网络连接。 * 指出大脑中的智能源于神经元的物理特性，而非线性代数或浮点运算。他们希望用半导体模仿这一点。 * 引用自然界中的例子（如鸟群、蚁群的涌现行为）来解释“动力系统理论”，即简单组件的简单行为如何产生智能的涌现特性。 * 以节拍器同步为例解释动力系统： * 放置在同一块木板上的多个节拍器会自发同步，这是系统物理特性的体现。 * 这说明物理系统可以通过固有互联产生特定行为。 * 将动力系统应用于生成式AI： * 发布了名为“Uno”的模型，一个基于振荡器（类似节拍器）的图像生成模型。 * 该模型经过模拟并开源，展示了通过动力系统进行训练并产生有用输出（如图像生成）的能力。 * 展示了系统状态空间轨迹的分析以及实际生成的图像。 * 在稀疏性方面的进展： * 指出现有连接的N平方缩放问题（连接越多，复杂度呈指数级增长）。 * 稀疏性允许他们舍弃部分连接，不仅能提高效率和可扩展性，还能获得更好的系统行为和训练效果。 * 称之为“圣杯”，因为这在效率、可扩展性和性能上都带来了提升。 * 首次公开展示他们的物理动力学计算机： * 在短短五个月内建成，于六月一日完成设计并送厂制造。 * 芯片已返回实验室并获得结果，展示了“有史以来第一批由这种计算机生成的图像”。 * 能效极高：每张图片仅需500纳焦耳（纳焦耳是10的负9次方），而GPU约为毫焦耳，这意味着“效率高出许多个数量级”。 * 这种效率来源于它不移动信息。 * 这是首次公开谈论这一突破。 * 新型计算机的意义： * 计算机发展历程：CPU -> GPU（并行度更高） -> 计算与存储结合（更并行、更细粒度）。 * 以上皆为冯·诺依曼架构（内存与计算分离）。 * 他们构建的是“动力学计算机”，计算与存储合二为一，没有内存接口，每个计算单元本身就是内存。 * 称之为“4D计算”：利用时间维度（动态）和物理三维（芯片堆叠、平面设计）。 * 这种新方法已被证明在提高效率方面有效。 * 1000倍能效提升的未来影响： * 关注“每瓦智能”。 * 哺乳动物大脑的能效接近热力学极限（相差一到两个数量级）。 * 目前系统与极限相差100亿倍。 * 目标是在三年半内达到2D光刻的极限，并最终“超越生物学”，在未来十年内实现计算无处不在（包括机器人）。 * 预测数据中心将从大型、兆瓦级转变为众多小型、本地化、适应性强的形式，这对环境更友好。 * 设想能构建数十亿个机器人，动态协作解决世界问题。 * 引用杰文斯悖论：当一项资产的基础成本降低1000倍时，其消耗量将远超1000倍的下降比例。 * 预计这将创造“人类有史以来最大的市场”。 * 回答提问： * **产品路线图：** 两年内推出完整产品。 * **产品形态：** 一款新的数据中心产品，一个完整的机架系统，通过网线实现“token输入、token输出”，但内部结构与现有计算机完全不同。 * **对现有模型的支持：** 需要一些迁移工作，但主要在“模型层”而非操作层进行。现有模型可以工作，但需要计算资源来完成过渡。 * **矩阵乘法：** 在他们的系统中不以传统矩阵乘法形式存在。虽然可以将其描述为矩阵乘法，但它是通过“时变行为”实现的。每个时间步可以被分析为当前状态矩阵乘以一个转换矩阵。 * **团队构成：** 团队由动力系统理论家（该领域已存在百年）和芯片工程师组成。最大的挑战是让这些专业背景差异巨大的人才协调合作。 * **开发工具：** 构建了一套基于Python的库，用于表达具有随机行为的时变元素，类似于一个特定的语言。