記中國AI英雄風雲榜新銳獎得主:「追光者」沈亦晨
2020-12-01 網易科技編者按：2018年12月28日，由網易智能、清華大學數據科學研究院和24家評審機構共同評出的「2018中國AI英雄風雲榜」年度人物榜單揭曉，10位人工智慧領域的從業者獲獎。其中，Lightelligence聯合創始人兼CEO沈亦晨憑藉光子晶片開拓性研究獲得了本次評選的商業新銳獎。
出品| 網易智能（公眾號 smartman163）
作者| 小羿
「用光速加速AI」，這是一個全新的領域，也是沈亦晨目前為之奮鬥的目標。
很多人並不了解沈亦晨，這位物理學霸出生在杭州，父親是一位電力工程師，從小受父親的影響，沈亦晨就對電力等物理學知識很感興趣。在父親的耳濡目染中，沈亦晨在保持好奇心的同時，也養成了謙遜的態度。
圖：沈亦晨
在杭州外國語學校讀完中學之後，沈亦晨先後到新加坡南洋理工大學、美國約翰斯·霍普金斯大學學習物理專業。2011年，年僅22歲的沈亦晨考入麻省理工學院（MIT）讀博，攻讀物理學專業，研究納米光子學。
2014年，沈亦晨在《科學》雜誌上以第一作者身份發表了題為《寬波段光學的角度選擇》的論文，首次實現了在材料尺度上對光的傳播方向的控制。讀博期間，沈亦晨共發表了25篇頂級期刊論文，提交了10項美國專利。
其實，光被應用在計算機環境中已經有數十年歷史，過去主要用在不同晶片或存儲設備間傳輸數據之用。光子具有比電子更快、能耗更低等特點，但是在深度學習爆發之前，光學計算非常具有挑戰性，因為人們很難在光學上模擬電晶體，並且光的行為不可預測。但是在深度學習時代，光學晶片有了用武之地。首先，光學晶片非常適合執行矩陣乘法，這是深度學習的核心；其次，神經網絡本質上也是線性的，與光學晶片的線性計算相匹配。
2016年，基於光學研究，沈亦晨創立了他的第一家公司Lux Labs，面向移動電子顯示和太陽能發電等市場。同年9月，沈亦晨又創立了自己的第二家公司Lightelligence，目標是生產出劃時代的產品——光子晶片，沈亦晨也成為將光學技術用於計算的開路先鋒。
圖：可編程納米光子處理器概念圖
什麼是光子晶片和光子計算？在2016年，沈亦晨所在的MIT團隊提出用光子代替電子為理論基礎的計算晶片架構，沈亦晨曾通俗的解釋說，光子晶片的運算原理有點像眼鏡鏡片，鏡片會對穿過它的光波有一個複雜的運算，而光子晶片使用多光束幹涉技術，其幹涉條紋信息反映了所需計算的結果。他們把這種架構晶片稱之為「可編程納米光子處理器」。
圖：《自然. 光子》期刊封面圖
2017年6月，光學神經網絡架構技術以封面文章的形式發表在頂級期刊《自然. 光子》（Nature Photonics）上，論文著重對硬體和算法上創新做了介紹。硬體方面自不必說，用光幹涉儀取代傳統電子電晶體在性能、低延遲、低功耗方面有著數量級的改進，這本身就具有著劃時代的意義。而在算法上，沈亦晨團隊還開發了一系列光學晶片算法，可以在不犧牲性能的情況下有效降低深度學習計算量。
在Lightelligence公司的官方頁面上，寫著「以光速加速AI」（Accelerating AI at thespeed of light）的口號。有評論稱，沈亦晨團隊的光子計算是對晶片和人工智慧計算的一大革新，光子晶片一旦研發成功，將會使得目前基於電子的AI晶片的計算能力提升1000倍，同時能耗降低100倍。
圖：沈亦晨
在一次公開演講中，沈亦晨提到，光子晶片未來將會解決大量的能耗問題，「2016年我看到一個報導，說中國全部的數據中心單年的用電量相當於整個三峽水電站的發電量。5-10年以後，整個計算量成十倍、百倍增長的時候，由於光學在計算能耗上可以遠優於電子，或許可以解決很大的能耗問題。」沈亦晨同時表示，當應用在狹小的空間內、對計算量需求很大、無法通過電子晶片疊加任務的時候，比如自動駕駛、增強現實等任務，光學晶片就顯示了必要性。
2017年，憑藉光子晶片，沈亦晨拿下了麻省理工學院創業大賽和哈佛大學創新挑戰賽的第一名。
2018年2月，成立一年多的Lightelligence獲得了百度風投和美國半導體高管財團領投的1000萬美元種子輪融資。
目前，Lightelligence在波士頓建立了功能齊全的光學實驗室。在沈亦晨的帶領下，公司正在全力研發光學晶片的相關技術，包含晶片設計、核心算法、傳輸、周邊等，企圖打造一個完整的光學計算生態，改寫摩爾定律。之所以有這樣的願景，關鍵的基礎是光子晶片可沿用目前成熟的半導體工藝技術。
當然，在光子計算的道路上，沈亦晨團隊還有太多的路要走。但他們堅定一個目標，就是做出世界上第一臺可以商用的光子計算機，推動人工智慧的行業發展和未來計算變革。在一次採訪中，沈亦晨同時透露，Lightelligence將在今年上半年發布光子晶片樣品，正式產品則在兩三年內上市。
參考資料：
半導體觀察，《光子將代替電子新光子晶片助力深度學習》
DeepTech深科技，《光子晶片橫空出世，28歲MIT中國青年科學家直取AI算力霸業！》
MIT Technology Review，《Making AI algorithms crazy fast using chips powered bylight》
SiliconAngle，《Lightelligence aims to accelerate AI workloads to light speed》
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