刷新自我，引领计算的新范式

2023-11-21 09:11

(本文阅读时间：15分钟)

编者按：2023年是微软亚洲研究院建院25周年。25年来，微软亚洲研究院探索并实践了一种独特且有效的企业研究院的新模式，并以此为基础产出了诸多对微软公司和全球社会都有积极影响的创新成果。一直以来，微软亚洲研究院致力于创造具有突破性的技术。在人工智能时代，微软亚洲研究院将为计算新范式奠定基础，并为人工智能和人类发展创造更美好的未来。

借此机会，我们特别策划了“智启未来”系列文章，邀请到微软亚洲研究院不同研究领域的领军人物，以署名文章的形式分享他们对人工智能、计算机及其交叉学科领域的观点洞察及前沿展望。希望此举能为关注相关研究的同仁提供有价值的启发，激发新的智慧与灵感，推动行业发展。

赋予微软亚洲研究院的新使命是致力于通过跨学科和跨界研究，创造具有重大影响的突破性技术，为未来几十年的计算新范式奠定基础，并为人工智能和人类发展创造更美好的未来。

——周礼栋

微软亚洲研究院院长

在2023年即将远去的这一刻，我不禁会产生这样一种遐想：若干年后，未来的人们会回想起这一年中大家兴奋地学习使用大语言模型（LLMs）和各种 Copilot 的情景，并感慨道：“改变就是从那时开始发生的”。尽管2023年的我们对人工智能的了解还在初级阶段，但已确信它将与人类的命运紧密相连。

对微软亚洲研究院而言，2023年则更多了一些新的里程碑意义：我们迎来了建院25周年。回首过去的25年，我们可以自信且自豪地说，微软亚洲研究院探索出了一套企业研究院的有效模式，孕育了诸多对微软公司和全球社会都具有重大影响的创新成果，见证并推动了亚洲乃至全球科技的发展，取得了足以让我们每位伙伴骄傲的成就。

在最近与研究院同事们的交流中，我们不约而同地达成了一个共识：与其“追忆往昔”，我们不妨把目光投向下一个25年，以展望未来的姿态来致敬这次意义非凡的周年庆。因此，近来我们一直在思考：在面对新的技术发展浪潮时，过去那些使我们成功的思维、文化与工作方式，在坚守与传承的同时，是否应该做出一些突破性的改变？

答案是肯定的。我们希望不断刷新自我，继续创造具有深远影响的新成果，为人类社会的福祉做出贡献。

刷新目标使命，定义微软亚洲研究院的下一个25年

无论是作为微软全球研发体系的一员，还是作为企业研究院的代表，微软亚洲研究院都具备一些与众不同，甚至独一无二的特质。背靠微软公司这一全球化的平台，又身处信息产业蓬勃发展的亚洲地区，微软亚洲研究院得以融合东西方创新文化的精髓。自建院以来，我们就秉持开放、自由、多元与包容的文化精神，吸引全球优秀科研人才汇聚于此。这也是微软亚洲研究院能够在25年中始终站在科技浪潮前沿的原因。

每位微软亚洲研究院的伙伴都希望我们能在未来几十年里继续保持我们的优势和独特性。而这正是微软亚洲研究院寻求刷新自我的出发点：我们已经身处一个不同的时代和环境。就像那些能够保持长期竞争力的组织一样，我们必须与时俱进，做出必要的改变。这不仅仅包括增加新的研究项目，或是简单地改变某些流程，更关键的是，我们要着眼于下一个25年的长远视角，思考微软亚洲研究院应该向什么方向前进，并确保我们的步伐始终与我们的愿景相一致。

至于下一个25年，我认为变化、趋势、目标……都将紧紧围绕计算新范式展开。

计算机领域的范式转换周期大约是三十到五十年，每一次范式变革都会重新定义计算机在未来数十年里如何影响和改变人类社会。上一次范式转换的起点正好在五十年前，施乐帕克研究中心（Xerox PARC）推出了 Alto 计算机，开启了从工业计算向个人计算的范式转换，并由此激发了众多彪炳史册的创新。

值得一提的是，在 Alto 诞生的时候，人们并没有在第一时间将其定义为个人计算时代的开始。但是包括 Xerox PARC 在内的研究者都意识到需要做些不同以往的事情。后来，随着图形界面、以太网、鼠标、激光打印机等创新技术的出现，大家才逐渐看清这一轮新范式的轮廓。

现在，世界又一次来到孕育新一代计算范式的关键节点。新的计算范式将赋能人类生活和工作的方方面面，给各行各业带来颠覆性的变革，也将催生众多新的机遇。我认为，此时最有意义的工作之一，莫过于思考我们应该以怎样的方式进行研究，从而有助于定义新范式——这不仅涉及到研究和创新，更关乎人类社会的未来。

我们认为，赋予微软亚洲研究院的新使命是致力于通过跨学科和跨界研究，创造具有重大影响的突破性技术，为未来几十年的计算新范式奠定基础，并为人工智能和人类发展创造更美好的未来。

刷新研究方式，确保向目标迈进

我们对研究方式也进行了重新思考，以帮助我们更好地达成使命。事实上，微软亚洲研究院自成立以来一直不断调整我们的思维方式与创新模式，未来我们也将做出更多变革。

一、积极投入跨学科和跨领域研究

在微软亚洲研究院看来，未来具有重大意义的突破性成果，将来自跨领域的交叉融合。我们已经与多个自然科学领域展开合作，而为了让技术服务于解决人类社会问题，与社会科学学科的合作也将是必不可少的。

我们的目标不仅仅是打破计算机科学与其他学科间的壁垒——即使在计算机科学领域内，也应该摒弃以往那种只专注于自己的细分领域的做法。大语言模型就是一个很好的例证：孤立的领域将不复存在，更强的机器智能将来自跨学科与跨领域的深度融合。

二、连接全球的卓越人才和智慧

在新的范式下，当我们提到“全球人才”，其范围将不再局限于“计算机人才”。随着跨领域的持续深入，我们需要与各学科和行业的人才建立更紧密的联系，并为不同领域的人才搭建有效沟通的桥梁，才能跨越学科的边界，推动学科交叉与研究融合。

未来，微软亚洲研究院将继续打造更加广阔的国际化研究平台，与全球各地的优秀研究者、机构和大学建立更紧密的合作关系，推动知识的自由流动和技术成果的共享，通过汇集全球智慧，共同探索和解决世界面临的重大挑战。

三、创造具有重大影响的技术突破，着眼于具有社会意义的挑战

研发成果被应用于企业产品，甚至引领产品未来的发展方向，当然是了不起的成绩。但如果我们止步于此，将失去作为基础研究机构的独特性。前不久，微软联合创始人比尔盖茨先生到访微软亚洲研究院，我有幸主持了一场同他的对话。盖茨回顾了当初成立微软研究院的初衷，就是可以为人类的普遍知识做出贡献。

因此，微软亚洲研究院将致力于创造具有广泛社会影响的突破性技术。一方面，我们要确保技术具有足够的前瞻性，经得起时间的检验；另一方面，依托这些重大技术突破，我们能够在解决那些具有广泛和长远意义的技术、产业和社会问题上发挥不可替代的作用。

周礼栋，微软全球资深副总裁、微软亚太研发集团首席科学家、微软亚洲研究院院长

四、定义并引领计算的新范式

新一代计算范式是计算机科学研究，乃至更广泛的行业和人类社会共同面临的机遇。面对这样的机遇和挑战，我们必须行动起来，思考我们日常的研究和工作是否有助于深化对新范式的理解和定义，而不仅仅是专注于发表一篇论文，优化提升某项技术，或是服务于某个产品。

定义和奠定新范式的基础将成为我们具有最大共识的战略方向。微软亚洲研究院希望能够在未来帮助各领域和行业建立起新范式的基本理论和底层逻辑，从而让所有人能充分把握这些新的机遇。

传承与刷新独特文化，激发每个人的潜力

微软亚洲研究院拥有独特且让我们引以为傲的文化。但我想强调的是，文化本身从来不是我们的目的，企业文化的真正价值在于激发个体的智慧与行动力。作为一个组织，微软亚洲研究院最关心的是，我们能否共同创造一个让每个人都能快速成长，并充分发挥潜力，产生深远影响力的环境。

基于组织的使命和对人才成长的承诺，我们致力于营造一种有利于激发灵感和创新力的研究文化：我们倡导对技术进步怀有远大抱负并富有极客创新精神，鼓励研究人员拓展研究的深度与广度，跨越领域界限；我们致力于打造利于培养长远愿景、倡导开放协作精神和多元包容思维的研究氛围；我们也不断探索将好奇心驱动与精准聚焦相结合的科研新范式。

显然，我们所追求的这种思维方式和文化氛围都有着一个共同的前提——消除任何不利于集体智慧和创新的障碍，让想法自由流动（flow），让最好的想法胜出。我们希望研究人员能在这样一个鼓励个性表达且被充分信任的环境中，迸发出更深远的灵感与思考。正如两度获得诺贝尔奖的莱纳斯·卡尔·鲍林（Linus Carl Pauling）所说：“获得好想法的最佳方式是先获得很多想法。”

我们正从多个方面入手来创造更加畅通无阻的沟通环境。比如，我们将尽可能避免自上而下的“要求式”对话，取而代之的是让研究员乐于表达和交流想法的形式。当他们感到自己是在主动参与而非被要求时，将更有动力和意愿表达新的想法。

其次，我们鼓励每个人积极发现未来的潜在机会并勇于尝试，即使那些机会听起来遥不可及，但这比展示已有成果更加重要。正如我们无法用现有的知识来定义新范式，当我们勇敢地追求“未知”，才有可能在未来将其变为新的“已知”。

此外，我们为新员工建立“Aspire”社团，帮助他们快速适应科研工作和文化，并且通过各种自发的项目和活动快速成长。与此同时，新员工也为我们的文化注入了源源不断的活力。

聚焦引领新范式的研究领域

尽管各界对新范式的探索尚处在起步阶段，但微软亚洲研究院已经开始在一些具有潜力的研究领域展开探索，其中很多都是跨学科的合作。这些跨学科项目不仅对相关领域具有深远的影响，同时也提升了我们对于 AI 能力的理解和应用，有助于我们揭示新范式的奥秘。

基础模型迭代：在现有的“Transformer 基础网络架构+Next Token Prediction 学习范式”这一基础架构之下，人工智能的发展主要依赖于增加训练数据量和扩大模型规模。然而，这种增长的天花板逐渐变得明显。我们设计的新的网络基础架构 RetNet，打破了 Transformer 无法实现的“低成本推理、高效率、同步训练”不可能三角，可以以更低的能耗及成本，实现人工智能效率和性能的指数级提升。

AI 与系统结合：AI 诞生于大规模高性能计算机系统之上。现在，我们正在研究如何利用AI助力计算机系统的创新和发展。在我们看来，AI 新的能力能为传统系统问题提供新的角度，例如：更智能高效地优化复杂系统的性能；更快速和智能的问题诊断；以及更便捷的部署和管理。AI 与系统相结合，也能为新系统的设计带来不同的范式。从芯片设计、体系结构创新、编译优化到分布式系统设计，AI 可以成为系统研究者的智能助手，甚至承担大部分工作。

创新智能环境：无线技术将不仅仅是通信的工具，还将成为 AI 发展和应用的“数据桥梁”和“第六感官”，使 AI 以超出人类的感官来全面理解物理世界，获得更强大的综合建模能力。然而无线技术正面临着理论和实践的双重挑战，尤其是通信范围和感知能力的限制。为此我们提出了全新的研究方向——为无线信道构建可调整的智能环境。这一创新可以利用低成本且易于部署的超表面装置使无线信号传输至原先难以触达的区域，还可以提升无线感知的精度，使其走向更广泛的应用场景。

人工智能与脑科学：通过深度融合人工智能技术与脑电信号、基因、血液等大脑关键组成要素，我们正在设计一系列特有的领域模型，这不仅将支持科研人员和临床医疗专家更好地获取大脑的反馈信息，发现脑部异常以及深入理解脑部疾病机理，同时也有助于我们有效了解人脑的思维方式和认知过程，从而给人工智能神经网络和机器学习算法的设计带来更多启发。

人工智能与传统文化：我们与甲骨文领域的专家合作，开发了甲骨文校重助手 Diviner，首次将自监督人工智能模型引入到甲骨文校重工作中，帮助专家从这项原先完全依靠人工经验、既费时又费力的工作中解放出来。这一进展向学术界展示了人工智能技术在保护和传承富有社会意义的文化遗产研究中的巨大价值。

微软亚洲研究院对人工智能社会责任的重视，不亚于对其基础研究、智能性能和应用的关注。随着人工智能对社会的影响日益加深，如何确保人工智能的使用既遵循社会道德，又真正服务于人类，是所有人工智能研究者都必须深入思考的问题。因此，我们启动了“社会责任人工智能（Societal AI）”的研究，并与心理学、社会学、法学等社会科学领域的专家合作，以期能为人工智能制定可行的价值观标准，确保人工智能的发展和使用总能被置于人类利益的框架之内。

此外，我们还在人与 AI 交互、媒体基础、AI 在行业和科研的创新应用等领域进行探索。近期，我的同事们也会将我们在这些领域的深度思考和最新成果通过署名文章的方式分享给广大读者。

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写在最后

一个被广泛认同的观点是，基于洞察和预判的自我变革是组织长期保持竞争力和持续成长的必要手段。因此，我并不想将微软亚洲研究院正在进行或将来可能的自我刷新定义为“颠覆”。即便相隔数年再次造访，研究院依然会让你感到亲切，并迅速感受到自己身在何处。我们相信微软亚洲研究院的文化具有足以穿越周期的生命力，使我们能够敏锐地观察世界的微小变化，将智慧应用于对新范式的理解和创新，让技术之美真正造福于人类社会。

本文作者

周礼栋博士现任微软公司全球资深副总裁、微软亚太研发集团首席科学家、微软亚洲研究院院长，全面负责微软亚洲研究院在中国及亚太地区的研究工作以及与学术界和产业界的合作。

周礼栋博士是系统研究领域首屈一指的专家，多年来一直专注于推动可靠、可信及可扩展的分布式系统的理论研究和实践探索。作为微软在设计和开发大规模分布式系统方面的重要技术带头人，周礼栋博士主持设计和开发的系统支持着微软从搜索引擎、大数据基础设施、云可靠性和可用性到 AI 基础设施的主要服务。

周礼栋博士是电气电子工程师学会会士（IEEE Fellow）和国际计算机学会会士（ACM Fellow）。他还曾是 ACM 计算机系统会刊（ACM Transactions on Computer Systems）、ACM 计算机存储会刊（ACM Transactions on Storage）、IEEE 计算机会刊（IEEE Transactions on Computers）的编委会成员，并担任 ACM 软件系统奖项评选委员会（ACM Software System Award Committee）主席，以及 ACM 操作系统原理大会（SOSP）指导委员会（Steering Committee）成员。

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来源: qq

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