贝尔实验室是一个怎样的机构?

飞腾小子


故事要从1992年开始说起。

1992年,在美国新泽西州霍姆德尔市,一处离海岸只有24公里的宁静小镇上,屹立着大半个世纪以来全球最著名的科学实验室之一——AT&T贝尔实验室。

▲AT&T贝尔实验室

在这个传奇的实验室里,不仅诞生了7位诺贝尔奖获得者,还是诞生了世界上第一个晶体管、蜂窝式电话系统、通讯卫星、有声电影、太阳能电池、C/C++语言、UNIX系统……

不仅如此,世界上第一块人工智能芯片也同样诞生于此。

1992年,马克·扎克伯格只有8岁,离他后来创办世界第一大社交网络Facebook还有12年时间,离“卷积神经网络之父”Yann LeCun加入Facebook人工智能研究院还有21年。

就在这一年,世界上第一块——同时也被当时研究频频受挫的Yann LeCun称为“可能是世界上最后一块”——神经网络芯片ANNA,就诞生AT&T贝尔实验室里。

众所周知,无论是“人工智能”、“深度学习”还是“神经网络”,这些近年来大火的概念其实都可以追溯到几十年前。但由于这些算法对于数据与计算量都有着极大的要求,当时的软硬件条件都无法满足,因而这类研究一直到近些年才大火起来。

不过,即便在众人并不看好深度学习的年月里,依然有一小群在“神经网络寒冬”里也坚持信念的科学家们,Yann LeCun就是其中一个。

1988年10月,在学习完神经科学、芯片设计,并师从多伦多大学深度学习鼻祖Geoffrey Hinton后,年仅27岁的年轻博士后Yann LeCun来到美国新泽西州,正式成为传奇的AT&T贝尔实验室的一员。

在当时的贝尔实验室里,已经有一组研究员在进行英文字母识别的研究,并且积累下了一个拥有5000个训练样本的USPS数据集——这在当时已经是一个非常庞大的数据集。

在这个数据集的帮助下,Yann LeCun在三个月内便打造并训练了第一个版本的卷积神经网络LeNet one,在字母识别上取得了有史以来最高的准确率,也正式标志着卷积神经网络的诞生。

不过,Yann LeCun的研究并没有止步在软件层面。1989年,Yann LeCun与实验室的其他实验员Bernhard Boser、Edi Sackinger等人共同撰写了一篇新论文,介绍了他们所研制的一款名为“ANNA”的神经网络芯片。

▲“ANNA”神经网络芯片

ANNA中包括64个计算单元,专门针对卷积神经网络进行了优化,其峰值吞吐量为每秒40亿次加法。

虽然在此之前,神经网络作为一个新兴的研究方向已然小有名气,有不少研究人员也尝试打造过神经网络芯片,但它们都无法放在板级(Board-Level)测试环境中,也就无法在真实世界中应用。

除了ANNA之外,贝尔实验室还曾在1991年打造过一款Net32K芯片。在Yann LeCun等人随后发布了一系列论文中,他们不仅介绍了ANNA在板级测试中的优秀表现,还展示了ANNA在利用卷积神经网络在文本倾斜检测、手写数字识别等应用上的优异表现(比单独的DSP快10到100倍),让ANNA当之无愧地成为了世界上第一块“能用的”人工智能芯片。

▲搭载ANNA的测试板原理示意图

不过,天有不测风云。1996年,AT&T公司进行了一轮拆分,通信运营业务保留在新AT&T中,一部分贝尔实验室和AT&T的设备制造部门被剥离出来形成了朗讯科技,另一部分负责计算机业务的部门则组建了NCR公司。

▲Yann LeCun(后排中间)与新AT&T实验室成员,摄于2002年

Yann LeCun留在了新AT&T的实验室里,担任AT&T实验室图像处理研究部门负责人,然而极其不幸的是,卷积神经网络的专利却被律师团队最终决定分给了NCR公司(这一专利在2007年过期)。

用Yann LeCun的话来说,“当时NCR手握卷积神经网络的专利,却完全没有人知道卷积神经网络到底是什么”,而自己却因为身处另一家公司而无法继续进行相关研究。

然而,在1996年后的时间里,科学界对神经网络的兴趣逐渐走向衰微,越来越少人进行相关研究,一直到2010年以后才重新兴起。


智东西


在1925年的一月,AT&T的总裁华特·基佛德在收购了西方的一家电子公司的研究部门后,就成立了一个叫做“贝尔电话实验室”的公司,这就是贝尔实验室的前身。贝尔实验室是一家集基础理论研究和现实产品开发的服务于人类社会的研究部门。


1:贝尔实验室在激光器,晶体管,发光二极管,太阳能电池,通讯卫星,数字交换机,电子数字计算机,立体电影,仿真语言等方面都有涉及;期间,贝尔实验室总共获得两万五千多项专利。一个只搞理论的研究部门做不出对生活有用的东西,同样,一个只搞产品开发的部门没有了理论支持,做出来的东西就跟不上时代的发展步伐;

2:而贝尔实验室的基础理论研究与产品开发的比例是1比10,这样既有理论支持,又有实践环节,能够为社会研究出符合时代特色的产品。贝尔实验室的涉及领域非常多,系统也非常复杂;所以这里只列举世界上几个著名的发明。第一个是二三十年代在贝尔实验室推出的远距离电视传输和数字计算机,这两项技术应用到生活中后,无疑是开创了有声电视的先河;有声电视问世后,就在全国慢慢推广,显然是推动了社会的进步。



3:第二个是世界上首个晶体管的问世,而晶体管是计算机中不可或缺的元件,这就为计算机的诞生提供了条件。第三个是编程语言的诞生,贝尔实验室的Ken Thompson在研究出非常接近硬件的BCPL语言之后,就编写了第一个UNIX操作系统;以后就以该语言的第二个字母来命名,于是就诞生了C语言。


贝尔实验室对世界的贡献不止于此,该研究部门一共获得8次诺贝尔奖。因此也可以看出,在人类技术革命中,贝尔实验室毫无疑问是扮演了很多行业中领导的角色。


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