当下大热的人形机器人,有时却动作僵硬、反应迟钝,肢体不协调,这与它的 " 大脑 " 即核心算法密切相关。这一公认的痛点日前迎来突破:上海交大葛冬冬团队与人工智能企业杉数科技合作研发 GPU 加速求解器,使得机器人的实时姿态控制运算从 5 万秒压缩至 500 秒,效率提升 100 倍,相当于给机器人装上了 " 智能大脑 "。
"AI 技术应用的最大挑战在于,如何实现产业化落地。" 上海交通大学智能计算研究院院长、安泰经济与管理学院特聘教授葛冬冬接受记者专访时表示,求解器是优化算法的 " 核 ",相当于算法的 " 芯片 "。求解器通过千万甚至亿万级的计算,找到各类应用场景中满足所有要求的最佳解决方案,成为 AI 赋能产业的 " 最强大脑 "。目前,葛冬冬团队已为智能制造、能源电力、航空航天、零售消费、港口物流等行业的超 300 家龙头企业提供国产工业软件服务,以算法创新撬动生态变革。
秒级智能决策在多个行业落地
不同于 " 聊天式 " 的 AI 大模型,葛冬冬团队选择了一条截然不同的 AI 落地技术路径:聚焦工业级高精度计算,让 AI 真正成为解决现实问题的生产力工具。" 如果说大模型解决的是‘沟通’问题,我们解决的则是‘决策’问题。" 葛冬冬解释。
当下,几乎所有产业都正进行数字化、智能化转型,而各个行业复杂的业务需求、海量的数据运算需求,叠加诸多的约束条件,导致有无数种可能的解决方案,而求解器正是在这些不确定中寻找 " 最优解 " 的重要工具。
葛冬冬团队研发的求解器 COPT 目前已经服务了近万个用户。比如,在京沪高铁调度的算例上,COPT 的算法将铁路排班时间从手动的数天压缩至 20 分钟,准确率达 100%;在多省电网的运行中,过去数千台机组的实时控制依赖国外软件,每次计算都以小时计,如今搭载国产求解器的服务器,时间减少到 15 分钟,同时 100% 国产自研代码也摆脱了数据安全的隐患;在京东 " 亚洲一号 " 无人仓,数千台机器人的秒级调度所使用的加速算法,也来自求解器 COPT。
求解器 COPT 也吸引了不少的海外用户,全球多家电网、物流、金融公司也在使用基于该核心技术的工业软件。而葛冬冬团队最新研发的 GPU 新型求解器,也为科学智能带来了巨大改变,其应用于量子化学研究中,将基态能量分布下的电子轨道的理论下界可计算规模提升了数十倍。
不断迭代技术,算法加速弥补硬件差距
葛冬冬团队的突破始于 2023 年的一次跨国合作。当时团队与芝加哥大学联合开发的开源软件 cuPDLP-C,首次实现了 CPU 与 GPU 协同优化。在 GPU 单卡上,上亿级变量的线性系统优化问题求解速度提升 60 倍。该成果一经发布,英伟达便迅速跟进,与团队在计算优化领域开展密切合作。2024 年,团队在多个非线性系统上又获得了百倍提速的进展,一些重要问题的求解规模和效率甚至可以提升 3 万倍。在 2024 年、2025 年 GTC 全球科技大会上,英伟达两度将相关成果列为 " 加速计算 " 的未来核心技术。COPT 也成为了其在科学计算方向的中国唯一合作技术伙伴。
去年 8 月,葛冬冬团队最新一代的求解器发布仅一个月,便吸引了哈佛大学、谷歌、英伟达等合作。斯坦福大学官网评价 COPT," 开启更大规模计算的新纪元 "。上个月,团队又开发了 ORLM 运筹大模型,已实现从数据建模到优化求解的全流程自动化。
目前,葛冬冬团队正努力实现工业软件的国产替代,从而为大型企业提供软硬件一体方案,让 AI 落地更顺畅。团队为沐曦、海光等多款国产高精度 GPU 芯片深度适配,开发从 0 到 1 的复杂代数运算库函数,为国产芯片夯实基础矩阵运算和代数运算基础,并开发了国产首款大规模矩阵分解 / 求逆算子库和首款优化计算算子库,以及软硬结合一体化计算加速方案。这些基础工作使得国产芯片在解决实际问题时大幅提速。
" 人工智能时代,我们在 AI 硬件上与一些发达国家还有差距,但是通过算法的加速和引领,可以实现‘软件弥补硬件’,甚至做得更好。" 葛冬冬告诉记者。
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