「35歲以下科技創新35人」中國榜專欄之沈亦晨：重新定義AI晶元

自 1999 年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出「35歲以下創新35人」（Innovators Under 35）榜單，旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神，以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家，共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類。

2017 年，該全球權威榜單正式推出中國區評選，並已公布並首屆評選結果。現在，《麻省理工科技評論》正式開設「35歲以下創新35人」中國榜單專欄，以人物報道的形式幫助中文讀者了解這些來自中國的新生代科技力量。

沈亦晨·遠見者

「光之魔術師」：從光出發，重新定義 AI 晶元

獲獎年份：2017 年

獲獎時年齡：28歲

獲獎時職位：Lightelligence co-founder, CEO；Lux Labs co-founder

獲獎原因：從光學計算的獨特角度切入群雄逐鹿的 AI 晶元戰場，有望將現有人工智慧晶元的計算能力提升1000倍，同時將能耗降低至百分之一。

光無處不在，卻尚未被人類充分利用。幸運的是，新的嘗試一直都在路上，比如說基於光子而非電子打造 AI 晶元。

這並不是異想天開。從 1960 年代開始，美國貝爾實驗室就曾花費巨資研發通用光學計算機部件，但最終他們的努力並沒有太多成效。

過去 10 年人工智慧熱潮背後的核心是一種叫做「深度學習」的技術，研發深度學習專用晶元的公司更是數不勝數。

還在麻省理工學院讀博士的沈亦晨注意到了其中的變化：不同於通用晶元所運行的「邏輯運算」，深度學習神經網路的大部分時間都花在「矩陣乘法」運算上。

為何不用光學的思路打造全新的 AI 晶元？他意識到，「這可能是光學計算有史以來最大的機會」。

為了實現這一構想，沈亦晨組建了 Lightmatter 團隊 (後組建公司時正式更名為 Lightelligence)。憑藉光子晶元，他們拿下了 2017 年的麻省理工學院「$100K 創業大賽」和哈佛大學「Harvard President Innovation Challenge」的第一名。這兩項賽事都是全美高校中最富盛名的學生創業競賽。

之所以能征服評審，團隊獨創的光學晶元技術是關鍵。該技術於 2017 年以封面文章的形式發表在頂級期刊《自然. 光子》雜誌上，該技術基於硬體和演算法有著雙重創新：在硬體上，光干涉儀作為基本的矩陣運算單元有效取代了傳統電子晶體管；在演算法上，團隊開發了一系列在不犧牲性能條件下有效降低深度學習計算量並適應於光學晶元的演算法。與傳統電子晶元相比，公司的光學晶元能提高現有人工智慧晶元計算能力 1000 倍，同時將能耗降低至百分之一。

比賽之後，Lightelligence 團隊並沒有停下前進的腳步。他們利用獎金租用了一個辦公室，開始緊鑼密鼓地與潛在合作方和客戶們會面，造訪晶元製造商。沈亦晨的想法是，他們要做出世界上第一台可以商用的光子計算機，該計算機在機器學習的性能上遠優於傳統的電子計算機，以此來推動整個人工智慧行業的發展。

有趣的是，沈亦晨所學專業並非計算機，而是物理。他對物理的興趣源於他父親，一位電力工程專家。「我曾隨著父親去參觀他參與設計的各種大型電廠，聽他講述人們怎樣運用科學技術將原本毫不起眼的煤塊變成源源不斷的能源，為社會造福，」沈亦晨對我們說。

圖丨《麻省理工科技評論》「35歲以下科技創新35人」中國榜單頒獎典禮上的沈亦晨

2011 年，他來到麻省理工學院讀博，起初，他的目標是單純的「成為科學家」。一年之後，受到學校對實用性科技創新頗為推崇的影響，他開始希望做一名讓基礎科學造福社會的發明家。

沈亦晨選擇了自己最為熟悉的「物質」——光——作為突破點。在博士期間，沈亦晨學術成果中的一大亮點就是成功用納米材料對光的傳播方向進行控制。

這個成果看起來並不深奧難懂，但卻從未有人實現過。我們都知道，光擁有的三項基本性質（顏色，偏振和傳播方向），人們已經實現了對這三項性質里的兩項（顏色和偏振）在材料尺度上的控制：比如有色玻璃可以過濾光的顏色，太陽眼鏡可以過濾光的偏振，然而在對光的傳播方向上的控制，科學家們卻一籌莫展。

但沈亦晨做到了。2014 年，他在《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選擇。同年，此項研究被《探索》雜誌評為全球年度前 50 重大科學發明創新。此後沈亦晨又陸續針對這項研究發表了三篇論文，成功申請了兩項美國專利。

而組建 AI 晶元公司也並不是沈亦晨的首次創業探險。2016 年，基於上述的光學研究，沈亦晨創立了他的第一家公司 Lux Labs。Lux Labs 計划進入的市場包括移動電子顯示和太陽能發電：將他們的角度選擇光學膜應用到電子產品屏幕上，能在保護使用者隱私的同時降低電子產品的能耗；應用到光熱和光伏電池上，則可以提升光伏和光熱電池的發電效率。

至今，Lux Labs 已經融資超過三百萬美元。也正是創立 Lux Labs 的成功經歷，讓沈亦晨更有信心邁進群雄逐鹿的 AI 晶元戰場。

2016 年 9 月，他創立了自己的第二家公司 Lightelligence，旨在實現光學 AI 晶元的商業化落地。目前，Lightelligence 已經擁有大量自主知識產權以及包括集成光學器件設計、集成光電系統和深度學習演算法的核心技術，並從世界頂級的風險投資機構完成了千萬美元級別的首輪融資。

國際著名光學科學家、斯坦福大學終身教授 David Miller, 曾專門在《自然》雜誌上撰文評價沈亦晨團隊的光學 AI 晶元：「這一系列的研究成果極大地推動了集成光學在未來取代傳統電子計算晶元的發展。」

作為全球第一家也是目前唯一一家通過光子技術進行 AI 計算的科技公司，Lightelligence 正行走在一片不曾有人涉足的原野之上。對於這家誕生不到一年的公司來說，他們依然需要大量的時間和努力來讓產品更具有市場競爭力。但說到科技創新，還有什麼能比顛覆舊秩序、 開創新價值更讓人興奮呢？