近日，以“共商促共享、以善治促善智”為主題的2024世界人工智能大會(huì)暨人工智能全球治理高級(jí)別會(huì)議（簡(jiǎn)稱“WAIC”）在上海世博館順利舉行，世界各國(guó)代表、頂級(jí)專家學(xué)者、行業(yè)精英、創(chuàng)業(yè)公司等齊聚一堂，在人工智能深度發(fā)展的語(yǔ)境下探討了AI行業(yè)當(dāng)下的新現(xiàn)實(shí)、新認(rèn)知、新方案。國(guó)內(nèi)首款內(nèi)核自研的通用型科學(xué)計(jì)算軟件——北太天元參展本次WAIC展會(huì)，向來(lái)自國(guó)內(nèi)外的專業(yè)觀眾傳遞中國(guó)科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的新發(fā)展。
現(xiàn)場(chǎng)觀眾咨詢北太天元產(chǎn)品
在現(xiàn)場(chǎng)，團(tuán)隊(duì)向AI創(chuàng)業(yè)者們一對(duì)一演示了北太天元功能特性和核心工具箱，包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用案例，近距離展示了北太天元在智能汽車(chē)、商業(yè)航天、航空及無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域解決方案，團(tuán)隊(duì)與現(xiàn)場(chǎng)人士圍繞科學(xué)計(jì)算能力與AI技術(shù)的融合發(fā)展進(jìn)行探討。該展位在4天內(nèi)接待了超過(guò)1000名參會(huì)觀眾，引起“AI應(yīng)用觀察”等媒體的關(guān)注，并對(duì)公司負(fù)責(zé)人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采訪。
公司CEO廖漢卿現(xiàn)場(chǎng)接受媒體采訪
此次展會(huì)上AI創(chuàng)業(yè)者等各界人士對(duì)于科學(xué)計(jì)算的強(qiáng)烈關(guān)注，正是人工智能與科學(xué)計(jì)算融合發(fā)展趨勢(shì)的縮影。那么，人工智能與科學(xué)計(jì)算是如何互相促進(jìn)的？北太天元在此次展會(huì)“亮相”又帶來(lái)了哪些與AI相關(guān)的功能呢？
人工智能與科學(xué)計(jì)算
密不可分、相互促進(jìn)
圖靈獎(jiǎng)得主、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)鼻祖Jim Gray曾經(jīng)提出科學(xué)研究的四大范式：第一范式物理實(shí)驗(yàn)、第二范式理論分析、第三范式科學(xué)計(jì)算（以仿真為代表）、第四范式數(shù)據(jù)密集型科學(xué)（以人工智能為代表）。如今，第三和第四范式的結(jié)合正在帶來(lái)更加高效的計(jì)算和深刻洞見(jiàn)：
首先，AI的底層是大量的數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題，其中主要包括微積分、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、最優(yōu)化理論、微分方程與動(dòng)力系統(tǒng)。以機(jī)器學(xué)習(xí)為例，機(jī)器學(xué)習(xí)算法本質(zhì)上是在解決一個(gè)數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化問(wèn)題，即在給定的數(shù)據(jù)集上找到一組參數(shù)，使得模型的預(yù)測(cè)誤差最小化，或者在某些情況下，最大化某個(gè)性能指標(biāo)；機(jī)器學(xué)習(xí)算法處理的數(shù)據(jù)通常是高維的，包括向量、矩陣或張量，它們屬于線性代數(shù)計(jì)算，這些問(wèn)題通過(guò)C++、Python等編程語(yǔ)言編寫(xiě)程序進(jìn)行計(jì)算機(jī)運(yùn)算。而科學(xué)計(jì)算主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)解決數(shù)據(jù)量大、計(jì)算維度復(fù)雜等問(wèn)題，尤其是加入各種復(fù)雜參數(shù)的計(jì)算。所以，可以說(shuō)科學(xué)計(jì)算為人工智能的發(fā)展提供了底層支撐。
資料來(lái)源：北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院盧朓副教授演講內(nèi)容
其次，隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，它已經(jīng)成為科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的重要推動(dòng)力。AI賦能科學(xué)計(jì)算作為底層技術(shù)支撐，在工程、工業(yè)等關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，極大地?cái)U(kuò)展了AI在科學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用范圍，是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，特別是在物理學(xué)中模擬復(fù)雜系統(tǒng)、生物學(xué)中識(shí)別基因序列、化學(xué)中分析分子動(dòng)力學(xué)，以及氣候科學(xué)中的模式識(shí)別等方面，AI展現(xiàn)出了強(qiáng)大的計(jì)算能力。通過(guò)提供更高效的數(shù)據(jù)分析和模式識(shí)別能力，AI促進(jìn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的速度和質(zhì)量，AI的預(yù)測(cè)和模擬能力也為科學(xué)研究提供了新的視角和方法，為解決傳統(tǒng)方法難以攻克的問(wèn)題提供了可能。
資料來(lái)源：北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院盧朓副教授演講內(nèi)容
北太天元為中國(guó)人工智能發(fā)展
提供科學(xué)計(jì)算支持
作為中國(guó)科學(xué)計(jì)算軟件的代表，北太天元致力于為國(guó)產(chǎn)AI技術(shù)提供先進(jìn)的技術(shù)方案，為未來(lái)中國(guó)AI的發(fā)展提供新的解題思路。
從2021年至今，北太天元從v1.0到目前的v3.6，歷經(jīng)七次迭代更新，逐步滿足中國(guó)用戶對(duì)科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真的相關(guān)需求。截至2024年7月，北太天元已經(jīng)具備1300+主體函數(shù)，常用數(shù)學(xué)函數(shù)450余個(gè)，支持常用的矩陣和向量運(yùn)算、特征值和特征向量、矩陣分解、線性變換與空間映射等常用線性代數(shù)運(yùn)算，同時(shí)支持最優(yōu)化、微分方程、動(dòng)力系統(tǒng)、概率與統(tǒng)計(jì)等方面計(jì)算，能夠?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的計(jì)算支持。目前，北太天元已成功獲得國(guó)內(nèi)7項(xiàng)專利。
2020年，在美國(guó)MathWorks公司對(duì)中國(guó)高校和科研領(lǐng)域禁用MATLAB的背景下，北京大學(xué)李若教授、盧朓副教授在北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院完成北太天元0-1的內(nèi)核原創(chuàng)研究，2021年1月在北京大學(xué)大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)技術(shù)孵化：確定產(chǎn)品架構(gòu)，搭建產(chǎn)品底層數(shù)學(xué)庫(kù)框架；同年6月在北京大學(xué)重慶大數(shù)據(jù)研究院進(jìn)行產(chǎn)品孵化。2022年，研究院孵化北太振寰（重慶）科技有限公司加速北太天元的市場(chǎng)推廣。
在人工智能領(lǐng)域，北太天元可以提供三個(gè)方面的支持：數(shù)據(jù)分析、算法開(kāi)發(fā)、模型仿真。
數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征工程是人工智能模型構(gòu)建的關(guān)鍵步驟。北太天元提供了豐富的數(shù)據(jù)處理工具和函數(shù)，可以用于數(shù)據(jù)清洗、特征提取、降維等預(yù)處理操作，幫助提高模型的準(zhǔn)確性和效率。
算法開(kāi)發(fā)：北太天元可以支持性能評(píng)估、模型比較和參數(shù)調(diào)優(yōu)。
模型仿真：北太天元提供模型分析、搭建、性能評(píng)估，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建和仿真各類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)可視化功能，用戶可以深入理解模型的行為和性能，從而更好地解釋模型的預(yù)測(cè)結(jié)果。
自研發(fā)以來(lái)，北太天元已形成解釋型高級(jí)編程語(yǔ)言，在支持中文變量編程基礎(chǔ)上，兼容國(guó)外主流科學(xué)計(jì)算軟件語(yǔ)法，mat數(shù)據(jù)文件、.m腳本文件，Simulink模型文件等，具有可擴(kuò)展架構(gòu)的先進(jìn)性，不同文件編碼格式的高適配性，科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真的一體化，多樣的行業(yè)模塊庫(kù)，便捷的搜索功能等優(yōu)勢(shì)。
隨著人工智能領(lǐng)域的需求不斷增加，北太天元正逐步上線在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)方面的更多工具箱產(chǎn)品，目前正在開(kāi)發(fā)AI領(lǐng)域工具箱。未來(lái)，期待更多人工智能科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)與北太天元攜手開(kāi)發(fā)行業(yè)工具箱。
>>>>計(jì)算機(jī)視覺(jué)工具箱
通過(guò)北太天元可以完成圖像處理、特征提取、對(duì)象識(shí)別、圖像分割以及深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和部署，支持開(kāi)發(fā)者進(jìn)行復(fù)雜的圖像分析、對(duì)象檢測(cè)和分類任務(wù)；通過(guò)北太天元圖像處理工具箱、深度學(xué)習(xí)工具箱實(shí)現(xiàn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)編碼器等深度學(xué)習(xí)模型的搭建，構(gòu)建和仿真圖像分類、目標(biāo)檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別等復(fù)雜深度學(xué)習(xí)模型。
>>>>機(jī)器學(xué)習(xí)工具箱
該工具箱支持向量機(jī)、決策樹(shù)、集成學(xué)習(xí)、聚類等豐富的機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫(kù)，用戶可以使用工具箱構(gòu)建和仿真各種類型的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，如分類器、回歸模型等，利用北太天元簡(jiǎn)便的編程環(huán)境和豐富的可視化工具，開(kāi)發(fā)者能夠快速進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，極大縮短機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)效率。
>>>>神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱
北太天元提供了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，可以用于構(gòu)建和仿真各種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，包括前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自組織映射網(wǎng)絡(luò)等。用戶可以使用這些工具箱進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練、調(diào)優(yōu)和評(píng)估。
北太天元與汽車(chē)制造、商業(yè)航天、航空及無(wú)人機(jī)、電子電力等領(lǐng)域的頭部企業(yè)開(kāi)展合作，正在基于科學(xué)計(jì)算能力布局人工智能基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)平臺(tái)賦能?chē)?guó)產(chǎn)AI技術(shù)的能力，與國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件廠商合作提供計(jì)算技術(shù)授權(quán)的合作模式，開(kāi)展新一代信息技術(shù)協(xié)作開(kāi)發(fā)等生態(tài)性合作，近期，北太天元已與國(guó)內(nèi)頭部超算平臺(tái)（國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)）適配、攜手國(guó)產(chǎn)求解器企業(yè)（杉數(shù)科技），打造科學(xué)計(jì)算與超算、求解器的深度融合，為客戶提供多元化部署形式。
科學(xué)計(jì)算與人工智能的深度融合將會(huì)帶來(lái)技術(shù)變革的新篇章。AI的智能算法優(yōu)化提升了科學(xué)計(jì)算的精確性和效率，使得解決復(fù)雜問(wèn)題的速度和準(zhǔn)確性得到前所未有的提升，顯著縮短了理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化周期。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的研發(fā)也在加速進(jìn)行，以北太天元為代表的軟件在推動(dòng)科學(xué)計(jì)算相關(guān)技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化，并探索結(jié)合AI需求的全新框架。綜合來(lái)看，科學(xué)計(jì)算與人工智能的相互促進(jìn)預(yù)示著一個(gè)智能化、高效率和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的未來(lái)。在這種融合的推動(dòng)下，科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用將達(dá)到新的高度，期待智能計(jì)算引領(lǐng)的新時(shí)代的到來(lái)，開(kāi)啟無(wú)限可能的新篇章。
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