第十四章 进化 哥德尔系统
回到帝都，王一男的实验室。 李文静的表姐，叫做章子枫的，之前一直在飓风公司做，从前台做到HR经理，再做到行政主管，听说表妹出来创业，非把飓风的工作辞了，说那边干的不开心，以后就跟表妹你混了。 孙伟也把本来准备跟他一起去魔都的IC设计高手，冯祥给忽悠了过来。 容与科技总算是初具规模了，让我们盘点一下容与科技的各路大神吧。 CEO王一男，年轻的天才科学家，精通凝聚态物理和软件设计。 CTO李文静，天才数学家。 CFO张琪，中年投资大叔，赌性十足又独具慧眼。 理论部由李文静负责，手下是来自科学院计算所的赵克勤。 软件部由王一男亲自负责，手下是李飞和赵天成。 硬件部由孙伟负责，手下目前就一个冯祥。 行政部和HR还有前台，由李文静的表姐章子枫负责。 这就是容与科技最早的9名员工。 王一男主持召开了容与科技第一次技术研讨会，针对目前阶段公司的核心任务，提升哥德尔系统的计算能力，开始了热烈的讨论。 李文静首先提出了理论部的方案，这个方案涉及到哥德尔定理的某种变形，如果能在数学上突破某些理论限制的话，可以降低计算力的要求。 “大概能降低多少”，王一男问。 “保守估计20%吧”李文静回答。 “那最乐观的估计呢” “应该能到50%” “那这个方向放弃吧，性价比太低，花那么大力量研究理论，最多，也就等价于提升一倍的计算能力。”王一男否决了李文静提出的改进方向。 “理论组近期的工作任务，应该还是进一步完善现实系统形式化的理论工具，只有这样，才能更快的将现实系统映射到虚拟空间中，更快的提升哥德尔系统解决现实问题的能力” 王一男说。 “嗯，这是一个非常好的思路，之前我们花了三天时间来形式化孙伟的论文，这方面如果能有突破的话，三个小时就可以搞定了”，李文静同意王一男的说法。 “我来介绍一下软件部的方案”，王一男说。 “经过我和李飞，赵天成的讨论，也运用哥德尔系统对自身的运行环节进行了分析。我们发现目前在哥德尔系统运行过程中，主要的瓶颈还是在多维空间的搜索和匹配，这方面占了整个系统运行时间的90%以上，甚至对于一些复杂的系统，所占运行时间达到了惊人的99%。” “针对这种情况，我们对多维空间的搜索和匹配进行了仔细的分析，理论上，这是一个NP完全问题，也就是很可能在多项式时间无法解决的问题，这种问题特别适用于大规模并行处理，传统的CPU体系，在这上面的效率是很差的。” “事实上，我们目前的哥德尔系统已经是第二代了，第一代主要运算是通过CPU进行的，效率很差，我们做过一次升级，使用GPU也就是显卡作为主要的计算单元，第二代系统比第一代系统计算能力提升了数十倍。” “但是要想进一步提升，GPU的并行单元，还是太少” “而且哥德尔系统有些特有的，复杂的算法，即使使用GPU来计算，也还是非常低效”，王一男说。 “所以，我们把希望寄托在FPGA，也就是专用的逻辑电路上，这方面的方案，孙伟来介绍吧“ 孙伟走到白板前，拿过水笔。 “我们组根据理论组提出的理论，以及软件组提出的具体需求，认为在现有条件下，使用FPGA实现多维空间的搜索和匹配专用电路，是最佳的解决方案”。 “目前国际上的相关研究，主要是水木大学的彭博士，以及Standford的Tyler教授处于领先地位，Tyler教授是我的导师。但是他们的研究目前还只涉及到三维空间，更高维度的空间，目前还没有成熟的解决方案，难度也相当大。” “不过”，孙伟话锋一转，“即使是不成熟的解决方案，也比目前采用GPU的方案提升效率五倍以上。 “当然，别忘了我们还有哥德尔系统本身这个大杀器，根据之前在H265算法上的表现，我预计通过哥德尔系统对FPGA的设计方案进行持续改进之后，总体效率能提升二十倍。” “二十倍啊”，王一男的眼睛都发亮了。 根据他和李文静对李诗尧手稿的研究结果，目前哥德尔系统的运算能力再提升两个数量级，就能将电子层面的晶格模型形式化，从而可以准确预测新的超导材料可能存在的区间。这样不但能够避开程潜的专利壁垒，还能从理论上，彻底解释液氮温区这一类超导体的行为。 “那还等什么，我们开始干吧，孙伟，我也干过一段时间FPGA，你们人手不足，直接把我当牲口使唤吧” “老板，我们要等钱，FPGA可是相当烧钱的” “买买买，咱们是有钱人，需要什么就买！” 随后的几个月，软妹币在王一男要哭出来的眼神中，义无反顾的随风而去。 一台台设备被安装到实验室中。孙伟和冯祥，当然还有王一男首先根据Tyler教授发表在IEEE上的一篇文章为基础，李文静他们改进了一点Tyler的算法之后，设计出了第一代FPGA专用算法电路。 利用他们购置的昂贵设备，烧制出芯片之后，在地下室新弄了一个专用的机柜，用来测试新的FPGA芯片。 说先将新的FPGA芯片接入现有哥德尔系统，再利用哥德尔系统自身的分析和诊断能力，发现这些FPGA电路的缺陷并且进行改进。 改进完了之后，重新烧制FPGA芯片，然后替换掉上一代的FPGA芯片，重新接入哥德尔系统中。 王一男把这种迭代，形象的比喻为，“一个抓住自己头发，把自己一点点提高的巨人” “嗯，我们从理论上证明了，抓住头发把自己提起来，是可能做到的” 随着哥德尔系统计算能力的提升，寻找缺陷进行改进的时间也在慢慢缩短。 每轮迭代所需要的时间，也从最早的一周，降低到最后的三个小时。 终于，在三个多月艰苦的冲刺之后，哥德尔系统已经很难找到最终版本FPGA电路的缺陷了。 这天下午，整个团队的人聚集在一楼工位上，王一男将当初关于孙伟那篇H265的论文所做的形式化备份，输入哥德尔系统。进化后的哥德尔系统到底有多大的提升，运行数据将说明一切。当时上一代的哥德尔系统寻找那篇文章的缺陷，从晚上八点一直运行到凌晨四点，也就是花了8个小时。 从终端上启动分析指令后，现场静的一点声音都没有。 一分钟，两分钟， 五分钟，十分钟过去了，房间里只有嗡嗡的电流声。 二十分钟过去了， 二十五分钟刚过，“哔哔哔哔”的蜂鸣声响了起来。 “耶！” “我们成功了！” 李文静一把抱住了王一男，“我们成功了，”孙伟看了看周围一水的大男人，好吧，哥就不抱了。 “运行时间从八小时，也就是480分钟，缩短到26分钟，效率提升了接近二十倍，基本达到了设计目标”，王一男说。 “我看看运行的结果“，王一男点开了输出的缺陷列表。 “嗯，结果也没有问题，第一个缺陷还是去掉筛选环节，不过结果更精确了，提升效率是16.4%” “第二个缺陷还是竞争锁的问题，也没问题” “等等，这是什么？”王一男点在屏幕上的手指突然停住了。 “除了编码单元(CUS)、预测单元(PU)和变换单元(TUS)以外，可以引入预处理单元，对图像在时间和空间域上的分布进行分类，从而自动确定预设的宏块大小，预计可以提升编码效率24%“，这个缺陷是什么鬼？ H265的规范里面，根本没有什么预处理单元。 “文静，这个是你们最新研究的成果吗”王一男问。 “不是”李文静也是一头雾水。 王一男看向孙伟，孙伟的头摇的像拨浪鼓一样，”我可没这么大的本事修改H265标准“ “貌似有什么不得了的东西发生了。。。” ”孙伟，咱们按照这个方案加上一个预处理单元，文静，你们理论组分析一下理论上是否可行”。 “GoGoGo”王一男拍拍手，“都动起来” 一个小时后，新的FPGA芯片被烧制了出来，这次财大气粗的他们没用模拟器就直接烧制了芯片。视频流被输入了进去。 结果没有出乎王一男的预料，在质量相同的情况下，运行的时间缩短了四分之一。 这也是目前为止，世界上效率最好的一块H265专用芯片了。 只有一个解释，哥德尔系统通过运算能力的数量级提升，从量变到质变，具有了某种更深层次的智能，甚至在某些情况下，可以超越初始设定的问题领域。 “这件事，一定要严格保密”，王一男说。 所有的人都明白这意味着什么，大家傻傻的点着头。 “公司的安保系统，需要加强了，明天让张琪过来，咱们商量一下安保的方案” “今天孙伟，你和我就不回去了，我们在公司值班” 第二天一早，张琪匆匆来到公司，王一男正在洗漱呢，还没来及把这个重大进展告诉张琪。 “我们有大麻烦了”，张琪说。