Kina har aldrig haft en riktig chipindustri. Att göra AI-chips kan ändra det.

med tillstånd av bitmain

Donald Trump talar mandarin.

Detta händer i staden Tianjin, cirka en timmes bilresa söder om Peking, i en glänsande kontorsbyggnad som tillhör iFlytek, ett av Kinas snabbt växande företag inom artificiell intelligens. Bortom bevakade portar, inne i ett glittrigt showroom, står USA:s president på en stor TV-skärm och hyllar det kinesiska företaget. Det är Trumps röst och ansikte, men inspelningen är naturligtvis falsk – en fräck demonstration av den banbrytande AI-tekniken iFlytek håller på att utveckla.

Den här historien var en del av vårt januarinummer 2019

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Jiang Tao skrattar och leder vägen till några andra exempel på iFlyteks teknologi. Under hela turnén använder Jiang, en av företagets medgrundare, en annan anmärkningsvärd innovation: en handhållen enhet som konverterar hans ord från mandarin till engelska nästan omedelbart. Vid ett tillfälle talar han in i maskinen och flinar sedan när det översätts: Jag upptäcker att min enhet löser kommunikationsproblemet.

iFlyteks översättare visar upp AI-funktioner som konkurrerar med de som finns överallt i världen. Men det belyser också ett stort hål i Kinas plan, som presenterades 2017, att vara världsledande inom AI år 2030. Algoritmerna inuti har utvecklats av iFlytek, men hårdvaran – mikrochippen som ger liv åt dessa algoritmer – designades och tillverkades någon annanstans. Medan Kina tillverkar de flesta av världens elektroniska prylar, har det gång på gång misslyckats med att bemästra produktionen av dessa små, omöjligt intrikata kiselstrukturer. Dess beroende av utländska integrerade kretsar kan potentiellt försvaga dess AI-ambitioner.

Men AI själv kan förändra allt detta. Nya typer av chips uppfinns för att fullt ut utnyttja framstegen inom AI, genom att träna och köra djupa neurala nätverk för uppgifter som röstigenkänning och bildbehandling. Dessa chip hanterar data på ett fundamentalt annorlunda sätt än de logiska kretsarna i kisel som har definierat hårdvarans framkant i årtionden. Det innebär att återuppfinna mikrochips för första gången på evigheter.

En mer avancerad chipindustri kommer att hjälpa Kina att förverkliga sin dröm om att bli en sann teknisk supermakt.

Kina kommer inte att komma ikapp med dessa nya marker, som det har gjort med mer konventionella marker i årtionden. Istället kan dess befintliga styrka i AI och dess oöverträffade tillgång till de mängder data som krävs för att träna AI-algoritmer ge den ett försprång när det gäller att designa chip som är optimerade för att köra dem.

Kinas chipambitioner har också geopolitiska konsekvenser. Avancerade marker är nyckeln till nya vapensystem, bättre kryptografi och kraftfullare superdatorer. De är också centrala för de ökande handelsspänningarna mellan USA och Kina. En framgångsrik chipindustri skulle göra Kina mer ekonomiskt konkurrenskraftigt och oberoende. För många, i både Washington och Peking, står nationell styrka och säkerhet på spel.

Silikonvisioner

I utkanten av Wuhan, en vidsträckt stad några dagars kryssning uppför Yangtze från Shanghai, står en fabrik som skulle sträcka sig över flera fotbollsplaner. Det tillhör Tsinghua Unigroup, en statligt stödd mikrochipstillverkare. I slutet av 2019 kommer fabriken att tillverka kiselwafers som sedan skärs till avancerade minneschips.

Tsinghua Unigroup siktar på att utöka Wuhan-anläggningen till tre gånger dess nuvarande storlek, till en total kostnad av 24 miljarder dollar. Det utvecklar två liknande platser, en längs Yangtze i Nanjing och en annan längre västerut i Chengdu, till liknande kostnad. De kommer att bli de största och mest sofistikerade chipfabrikerna som någonsin byggts av ett kinesiskt företag.

Det är allt en del av ett försök från Kina att dra sin spåntillverkningsindustri framåt. 2014 inrättade regeringen National Integrated Circuits Industry Investment Fund, ett subventionsprogram som planerar att samla in 180 miljarder dollar från fonder som stöds av lokala myndigheter och statligt ägda företag. Ett år senare släppte den Made in China 2025, en genomgripande plan för att uppgradera hela Kinas tillverkningsindustri. Detta satte det enormt ambitiösa målet att producera chips till ett värde av 305 miljarder dollar per år och möta 80 % av den inhemska efterfrågan på chips till 2030, upp från 65 miljarder respektive 33 % 2016. Idag är den globala produktionen 412 miljarder dollar.

Statsstödda Tsinghua Unigroup visade upp ett mikroskops syn på ett chip på en nyligen högteknologisk expo i Peking. Ng Han Guan | AP-bilder

Det är fortfarande en lång väg att gå. Kina är världens största och snabbast växande marknad för halvledare, men ingen kinesisk chiptillverkare har tagit sig in bland de 15 bästa globalt sett vad gäller försäljning. Avancerade marker tillverkas främst av företag från USA, Taiwan, Japan, Sydkorea och Västeuropa. Kinas stora ekonomiska rival, USA, står för ungefär hälften av den globala försäljningen och hälften av Kinas chipsimport.

Peking har försökt bygga upp en kraftfull mikrochipindustri under lång tid. Forskare utvecklade Kinas första transistor inte långt efter att enheten uppfanns i USA i slutet av 1950-talet. Men landet hamnade på efterkälken när dess universitet och företag gick igenom turbulensen under kulturrevolutionen. På 1960-talet, när halvledarindustrin började växa upp i Silicon Valley och Moores lag formulerades, låg Kinas spirande chipindustri i ruiner.

När den kinesiska ekonomin öppnade upp på 1980-talet var det för sent. Chiptillverkare samarbetade med utländska företag, men tillverkningsutrustningen de importerade blev snabbt föråldrad och de misslyckades med att producera ens grundläggande chips på ett tillförlitligt sätt eller i tillräcklig volym. Och även när Kinas elektroniktillverkning tog fart på 1990-talet, hindrade byråkratiska felsteg och den lätta tillgängligheten av högkvalitativa importerade chips ytterligare statliga påtryckningar. Inget kinesiskt företag kunde matcha årtionden av expertis hos utländska företag som Intel, Samsung och Taiwan Semiconductor.

Mark Li, en analytiker på Bernstein som spårar chipindustrin i Asien, uppskattar att Kinas mest avancerade chiptillverkare fortfarande ligger minst fem år efter. Eftersom Moores lag beskriver en fördubbling av chipprestanda vartannat år eller så, är det ett stort gap. Kina har många lågprisfabriker som gör de relativt enkla chipsen som används i smarta kort, SIM-kort och till och med vanliga telefoner, men inte de typer av fabriker som behövs för att producera avancerade processorer.

Varför kämpar Kina fortfarande för att göra avancerade marker när det har blivit så bra på så mycket annat? I grund och botten för att det är otroligt svårt. De senaste chipsen har miljarder transistorer, var och en med bara några få nanometer stora, tillverkade i en skala av individuella atomer. De är så komplexa att det inte är möjligt att ta isär en och kopiera dess design, som kinesiska entreprenörer har gjort med många utländska produkter. Och även om det var möjligt skulle det inte ge den expertis som krävs för att designa och tillverka nästa generation.

Tillverkning innebär hundratals, till och med tusentals, tekniska utmaningar, säger Yungang Bao, chef för Center for Advanced Computer Systems vid den kinesiska vetenskapsakademin och expert på mikroprocessordesign. Det kommer att ta lång tid att komma ikapp.

Nätverkseffekter

Artificiell intelligens kan förändra spelet.

Deep learning är en AI-teknik som har bevisat sin kraft under de senaste åren för att göra användbara saker som att upptäcka sjukdomar i medicinska bilder, lära självkörande bilar att stanna på vägen och analysera talade kommandon. Det fungerar på ett fundamentalt annorlunda sätt än de flesta programvaror.
Deep learning använder stora nätverk som ungefär liknar de flera lagren av neuroner i en biologisk hjärna. När ett nätverk lär sig en uppgift uppstår en kaskad av beräkningar i på varandra följande lager. Resultaten av varje beräkning ändrar kopplingarna mellan varje lager och nästa; nätverket programmerar om sig självt när det körs. Dess förmåga att känna igen objekt i bilder är inte resultatet av steg-för-steg logiska operationer, som i konventionell programmering, utan framträder gradvis när otaliga parametrar inuti nätverket justeras och återtweakas genom uttömmande träning.

Forskare insåg tidigt att chipsen i spelkonsoler, som ursprungligen utformades för att vara snabba på att rendera 3D-bilder, är bättre för djupinlärning än chips för allmänna ändamål. Och algoritmer för djupinlärning tränas fortfarande mestadels med hjälp av mängder av dessa grafikprocessorer (GPU). En av marknadsledarna för GPU:er är Nvidia, som byggde sin verksamhet med att leverera hårdvara till spelare. Men nu har Intel och andra designat kraftfulla nya chips för träning av djupinlärning. Även molnprogramvaruföretag som Googles och Amazons utvecklar skräddarsydda chip designade för sina bästa algoritmer.

Liknande kinesiska initiativ har aviserats under det senaste året. I juli avslöjade sökjätten Baidu att den arbetar på ett chip som heter Kunlun för att köra algoritmer för djupinlärning i sina datacenter. Och i september sa e-handelskraftverket Alibaba att det skulle spinna ut ett nytt företag dedikerat till att tillverka AI-chips. Talande nog är det nya företagets namn Pingtouge, ett smeknamn för honungsgrävlingen, ett afrikanskt djur känt för oräddhet och uthållighet.

Tidpunkten för AI-boomen är slumpmässig för Kinas chiptillverkare. Den djupgående inlärningsrevolutionen höll på att ta fart precis när regeringens senaste chippush kom igång. AI-chipdesign är fortfarande i sina tidiga dagar, och i den här tekniken – till skillnad från minnes- och logikkretsar – ligger landet inte hopplöst efter.

Specialiserad hårdvara

Kai Yu har redan spelat en betydande roll i Kinas AI-revolution. En gladlynt man med glasögon som studerade neurala nätverk på college i Kina och Tyskland i slutet av 1990-talet och början av 2000-talet, grundade han Baidu's Institute of Deep Learning 2013, eftersom företaget blev ett av de första att satsa hårt på AI.

När han navigerade Pekings morgontrafik i baksätet på en Didi, säger Yu att vikten av chiphårdvara snabbt blev uppenbar när Baidu började lägga resurser på djupinlärning. 2015, säger han, föreslog han att Baidu skulle göra ett specialiserat AI-chip. Men det verkade kostsamt och långt utanför företagets expertis. Så senare samma år lämnade Yu för att grunda sitt eget företag, Horizon Robotics.

Cambricon, en av landets mest värdefulla startups, säljer nya chips speciellt designade för artificiell intelligens molnapplikationer. Cambricon

Horizon är fokuserat på applikationsspecifika mikrochips som kör förutbildade djupinlärningsalgoritmer. Det utvecklar dem för självkörande bilar och smartare robotar. Men Yu tror att dessa marker kommer att finnas överallt inom kort. Om vi ​​ser tillbaka på 10 år, säger han, kommer mer än hälften av beräkningarna på en enhet att vara AI-relaterade.

I augusti avtäckte Huawei, Kinas största telekommunikations- och smartphoneföretag, ett mobilchip, Kirin 980, som inkluderar en neural bearbetningsenhet – en del av logiken som är designad för djupinlärningsuppgifter som bild- och röstigenkänning.

I en mening illustrerar chippet en kvardröjande begränsning av Kinas kapacitet - det tillverkades av Taiwans TSMC. Men i en annan återspeglar det Kinas slående framsteg och ambition. Chipet är ett av landets första med funktioner så små som 7 nanometer. Mindre komponenter gör chips snabbare och mer kapabla, men också mycket svårare att designa och tillverka, så detta är en betydande kupp för Huawei. Designen för den del av chippet som är optimerad för djupinlärning kommer från en startup som heter Cambricon, som grundades 2016 av forskare från den kinesiska vetenskapsakademin. Idag värderas Cambricon till 2,5 miljarder dollar, vilket gör det till branschens mest värdefulla startup. I oktober tillkännagav Huawei ytterligare ett AI-chip, kallat Ascend, som är designat internt.

Chip på axeln

Kinas chipambitioner har raserat andra länder, särskilt USA. Delvis beror det på att dess ansträngningar att få tillgång till teknik ibland har involverat aggressiva förvärv, påtvingad tekniköverföring och, påstås, industrispionage. Chiptillverkning är nyckeln till militär skicklighet, och Obama-administrationen försökte blockera kinesiska försök att skaffa amerikansk chipteknologi långt innan Donald Trump anlände till Vita huset. Det är en av få frågor som förenar amerikanska politiker.

Artificiell intelligens förändrar världen
Artificiell intelligens förändrar världen.

I april 2018 förbjöd USA ett av Kinas ledande teknikföretag, ZTE, att använda amerikanska chips eftersom det hade brutit mot ett förbud mot att sälja utrustning som innehåller amerikansk teknologi till Iran och Nordkorea. I oktober sa USA att minneschipstillverkaren Fujian Jinhau, ett företag som anklagats för att ha stulit affärshemligheter, skulle behöva en speciell licens för att köpa USA-tillverkade komponenter. Dessa restriktioner kan delvis vara ett svar på egendomsstöld och orättvis handel, men de ser också ut som ett försök att bromsa Kinas framsteg av chiptillverkning.

Ändå kan ett handelskrig bara påskynda Kinas uppgång. Folk i Kina insåg att USA lätt kan stoppa deras framsteg, säger Bao vid den kinesiska vetenskapsakademin. Det kommer förmodligen att påskynda saker och ting.

Hur snabbt det än händer är Kinas marsch mot avancerad spåntillverkning nästan ostoppbar. Ingen sann supermakt har råd att lägga ut teknik som är så avgörande för både dess ekonomiska tillväxt och dess militära säkerhet. Och efter årtionden av att ha spelat ikapp ser landet äntligen möjligheter att etablera behärskning av fältet.

I Tianjin förklarar Jiang att iFlytek funderar på att designa sina egna chips för att förbättra prestandan hos sina elektroniska översättare. Just då talar den AI-genererade versionen av Trump.人工智能正在改变世界 ( Réngōng zhìnéng zhèngzái gǎibiàn shìjiè ), säger han: Artificiell intelligens förändrar världen.

Dölj