【圖解】人工智慧發展80年,十大里程碑推動今日AI!未來發展命繫哪3支柱?
【圖解】人工智慧發展80年,十大里程碑推動今日AI!未來發展命繫哪3支柱?

自從ChatGPT問世後,造成人工智慧(AI)題材暴紅,加上輝達(NVIDIA)執行長黃仁勳對ChatGPT的追捧,稱ChatGPT的問世,是開啟人工智慧的轉折點,宛如iPhone開啟智慧型手機時代的轉折點般。

ChatGPT是「大型語言模型」(large language model,LLM)的人工智慧,獲得成功後,全球各大公司紛紛推出它們的人工智慧解決方案,從Google、Meta、亞馬遜等,到中國的百度、阿里巴巴、華為等,以及許許多多較不知名的公司以及新創公司也熱情投入,瞬間人工智慧成為全球科技界的顯學。

這其中獲益最大、最明顯的是提供人工智慧運算解決方案的輝達。輝達的A100、H100晶片供不應求,訂單排到一年之後。輝達股價大漲,市值超過1兆美元、達1.13兆美元(依7月26日收盤價),是全球市值第六大的公司。

人工智慧80年大回顧!2張圖看懂發展史

回顧人工智慧的發展史,可溯源到1946年美國賓州大學(University of Pennsylvania)發表人類第一台電腦ENIAC開始。有了電腦,才可能利用電腦的運算能力,開發出人工智慧。隨著電腦科技的進步,電腦運算能力大幅提升,人工智慧方有可能實現。

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圖/ 數位時代

1956年,美國達特茅斯學院(Dartmouth College)舉辦人工智慧會議,包括麻省理工學院教授明斯基(Marvin Minsky)、達特茅斯學院數學系助理教授麥卡錫(John McCarthy)等多位專家學者,在會議中確認「人工智慧」(Artificial Intelligence, AI)名稱及其應用,這一年被視為人工智慧元年。

隨著電腦科技的進步,電腦運算能力及功能愈來愈強,利用電腦解決複雜問題的能力愈來愈強,這彷彿是電腦具有人工智慧的能力般。

1980年代的專家系統(expert system),是人工智慧跨出的一大步。專家系統針對特定的問題,將事先準備的應對方式資料,輸入電腦內。使用者對電腦提出問題,電腦會從原來已準備的答案中,挑出適當的答案回答,宛如專家般。

人工智慧發展三本柱之一:高效能的運算力

1997年第一次電腦贏人類!還記得西洋棋賽的IBM深藍嗎?

1997年5月,IBM的「深藍」(Deep Blue)超級電腦,擊敗世界西洋棋冠軍卡斯巴洛夫(Garry Kasparov),這是深藍與卡斯巴洛夫的第二次對決。1996年2月,深藍首度挑戰卡斯巴洛夫不幸落敗,隔年再度對弈終於取勝。

深藍的主要研究者,是台大電機畢業的許峰雄博士。他在美國卡內基梅隆(Carnegie Mellon University)大學讀博士時,開發可以下西洋棋的超級電腦,他開發的第一台電腦,取名為「晶片測試」(ChipTest),這台電腦贏得1987年的北美電腦西洋棋冠軍賽。許博士之後又研製另一台超級電腦,取名「沉思」(Deep Thought),1989年許博士加入IBM,繼續超級電腦研究。

深藍是平行運算的電腦系統,運算能力很強,1997年版本的深藍,運算能力達11.38 gigaflops/秒,每秒可推算2億步棋。

現在全球第一名的超級電腦Frontier,運算能力達1,194 petaflops/秒。Peta為1,015而giga為109,peta是giga的10萬倍,今日超級電腦的運算能力,是深藍的1,000萬倍左右,電腦運算能力進步十分神速,成為人工智慧能夠長足進步的重要支柱。

人工智慧發展三本柱之二:卓越的演算法

2000年左右,「機器學習」(Machine Learning)成為人工智慧演算法的重要理論。

2006年被許多人尊稱為人工智慧之父的辛頓(Geoffrey Hinto)提出「類神經網路」(Neural Network, NN)的學習訓練方法,這是機器學習的一種,可歸類為深度學習(Deep learning)。深度學習主要的特徵是「多層次」的「機器學習」,以類似人類神經網路的多節點方式,訓練輸入的資料。

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圖/ 數位時代

憑著CUDA,輝達的GPU可進行科學運算,更可以加速人工智慧演算

2007年,輝達推出CUDA(Compute Unified Device Architecture),這是軟硬體的整合技術,透過CUDA可將輝達的繪圖晶片(輝達將之改稱為GPU)做圖形處理以外的運算。

GPU不僅可用於圖形影像處理,也適合做「平行運算」,透過CUDA平台,可以將GPU運用於深度學習。不過CUDA剛推出時,沒有受到業界的重視,輝達堅持持續支援開發CUDA平台。

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輝達透過CUDA平台,可以將GPU運用於深度學習。

2012年辛頓及他的學生共同發表AlexNet,這是一個卷積神經網路(Convolutional Neural Network,CNN),適合做圖形辨識。AlexNet使用GPU在CUDA平台上訓練圖形辨識。2012年9月底,AlexNet參加「ImageNet大規模視覺辨識挑戰賽」獲得第一名,辨認錯誤率較第二名低10.8個百分點。

CPU+CUDA的組合,成為「深度學習訓練」的最佳選擇。輝達推出CUDA的5年後,終於獲得大家的重視,成為人工智慧的最佳解決方案。

2016年電腦再度贏人類!AlphaGo打敗韓國棋士李世乭

2014年,Google的DeepMind團隊結合「深度學習」及「行為主義」的增強式學習,打造出人工智慧圍棋軟體AlphaGo,於2016年打敗韓國棋士李世乭,2017年戰勝當時世界第一的棋士柯潔,人工智慧受到大家的矚目。

自CUDA獲得業界的認可後,輝達的GPU及CUDA開始被導入各行各業,創造出很多「聰明」的應用。

例如在醫學方面,訓練辨識「視網膜相片」,以「人工智慧」辨識出視網膜發生病變的相片。由於建置費用不高,輝達的人工智慧解決方案,已經進入工業、商業、醫學等,各行各業的特殊應用。

ChatGPT的驚人表現與橫空出世,預示人工智慧仍屬萌芽期

2022年11月底,美國OpenAI公司推出ChatGPT聊天機器人,瞬間暴紅,推出後短短2個月,活躍用戶數就超過1億人。

ChatGPT是大型自然語言模型的產物,透過巨量的文本資料,預先訓練(深度學習)加上「微調」,然後產生一套規模宏大的模型參數,以類神經網路的方式,構成的人工智慧聊天機器人。

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ChatGPT推出後短短2個月,活躍用戶數就超過1億人。
圖/ Photo by Mojahid Mottakin on Unsplash

ChatGPT問世後,人工智慧成為顯學,瞬間大家的焦點皆集中在人工智慧的發展上,輝達成為當紅炸子雞,A100、H100 GPU供不應求,股價暴漲。

從宏觀的角度來看,目前人工智慧仍處於技術的「萌芽期」,還有一段很長的路及很大空間待發展。

以目前人工智慧發展的狀況來看,人工智慧科技主要仰賴「高效能運算力」、「卓越演算法」以及「大數據」三大支柱。

輝達在高效能運算方面拔得頭籌,不過超微(AMD)、英特爾(Intel)等也急起直追。除此之外,Google、微軟(Microsoft)、Meta、亞馬遜(Amazon)等公司,也紛紛開發自己的晶片。眾多公司加入人工智慧晶片的開發,可期待將來人工智慧的可以持續快速發展。

演算法方面,目前有許多開放的資源,如Transformer模型等,隨著新的應用不斷地發展,各公司會開發出各種不同新的演算法,人工智慧的應用會更加進步。

人工智慧發展三本柱之三:大數據

目前人工智慧主要是架構在深度學習上,訓練用的數據,是人工智慧致勝的關鍵。擁有大數據的公司,在將來人工智慧市場的競爭,會有很大的優勢。例如「特斯拉」擁有龐大的駕駛地圖資訊,對推出人工智慧自動駕駛,有很大的優勢。

黃仁勳將ChatGPT譽為人工智慧的iPhone,比喻ChatGPT開啟人工智慧的新紀元。人工智慧將不斷地演進,對人類的影響也會愈來愈深遠,讓我們持續關注它的發展。

(觀點文章呈現多元意見,不代表《數位時代》的立場)

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責任編輯:林美欣

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告別電動車過熱,增長儲能系統壽命!愛盛科技AI感測技術就在身邊
告別電動車過熱,增長儲能系統壽命!愛盛科技AI感測技術就在身邊

「電流過大,可能引發電池過熱甚至火災;而若無法精確偵測微小電流,則容易造成過充,進而影響電池的健康狀態與使用壽命。這樣的極端變化,正是電流感測技術面臨的核心挑戰。」愛盛科技董事長暨執行長賴孟煌破題點出這項挑戰。面對電動車或儲能系統的場域,電流偵測的量程與精度攸關安全與效能表現。愛盛科技選擇以臺灣為基地,憑藉新世代磁感測技術切入市場,成為全球少數能同時兼顧「大量程、高靈敏度」與「超低功耗」需求的感測晶片設計公司 。

從無人機到電動車,愛盛科技打造全方位感測方案

成立於2011年的愛盛科技,長期專注於新世代磁感測技術,在市場上也已累積多項專利技術,建立起堅實的技術與智慧財產權基礎。其核心優勢包含3D平面化的穿隧式磁阻(Tunneling Magnetoresistance; TMR)、異向性磁阻(Anisotropic Magnetoresistance; AMR)感測器、霍爾元件(Hall Effect Sensor)與高感度的磁通門感測器(Fluxgate Magnetometer),再搭配自研的ASIC訊號處理晶片(Application Specific Integrated Circuit; ASIC) 與AI演算法,構築出完整的感測解決方案。

簡單來說,愛盛科技的磁感測器就像電子世界的「耳朵」,能精準感應極微小的磁場變化,並即時轉換為電子訊號。

賴孟煌指出,磁感測技術最早應用於導航,例如電子羅盤,協助無人機與手機實現精確方位角。愛盛自2016年起打入無人機市場,憑藉優異的抗磁干擾設計,目前其電子羅盤感測器在全球無人機市場市佔率已達七成以上,穩居領導地位。隨後,團隊更將技術延伸至電流感測,透過間接偵測電流產生的磁場,有效掌握電池充放電狀態,應用遍及電動車的車載充電器(On-Board Charger ; OBC)和儲能系統,其nA等級的穿隧式磁阻電源開關使用於醫療裝置與智慧穿戴產品。此外,其微型角度感測器亦被國際品牌採用於手錶旋鈕、滑鼠滾輪與遊戲控制器,具備非接觸式操作與高耐用性,成功取代傳統機械式零件。

近年隨著電動車產業快速發展,對電動車的電池管理與馬達控制的精準度要求日益提升,電流感測技術的重要性也隨之攀升,愛盛科技也從中發掘了新的市場契機。賴孟煌指出,電動車系統中的電流變化極為劇烈,從待機時低至小於1安培的電流,到加速時可能瞬間飆升至400甚至600安培的峰值電流,這對傳統電流感測器來說,是極大的挑戰。「大量程與高靈敏度往往難以兼得。若設計用於偵測極小電流,便難以應對高電流的情境;反之,若強調大量程,則在微小電流的解析度上則可能不足。」他表示。

發現了市場上的痛點後,愛盛科技選擇以其獨特的「複合式感測器」架構搭配「AI演算法」來解決這個難題。他們將多個不同靈敏度的感測元件巧妙地整合成單一系統單晶片(System on Chip; SoC),並透過內建AI模組,即時判斷目前電流所處的狀態(大電流或小電流),動態切換不同感測元件的權重,進行參數的最佳化與即時調整。賴孟煌表示,這樣不僅可減少後端中央處理器(Central Processing Unit; CPU)的運算負擔與延遲,更能在毫秒間完成精準判讀,有效避免因電流異常導致系統失效或引發火災等關鍵問題 。

複合式電流感測器整合了多個高低靈敏度的感測元件以實現高精度和大量程電流測量。
圖/ 數位時代

打造「會思考的感測器」,解決車用高電流環境下的風險監控難題

「簡單來說,我們讓AI感測器就像有了智能一樣,會依電流強度自動切換最合適的感測模式,確保在各種動態情境下都能輸出最精準、最可靠的電流數據。」賴孟煌補充。也正因為長期在磁感測技術上的累積與持續創新,愛盛科技得以從既有產品線延伸,投入「電動車用人工智慧複合電流感測晶片」的開發,並成功獲得經濟部產業發展署「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(晶創IC補助計畫)支持。該計畫在國科會協調與經濟部及相關部會共同合作所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」的框架下,透過實質資源引導業者前瞻布局AI、高效能運算與新興應用等高值化關鍵技術,進一步強化臺灣 IC 設計產業的國際競爭力與整體韌性,也讓愛盛能加速AI複合式電流感測晶片研發,為下一代電動車與智慧能源系統奠定關鍵基礎。

然而,進入電動車與儲能系統後,愛盛科技也面臨全新挑戰:這些場域的電流變化範圍極大,從小於1安培到數百安培不等,對感測器的量測能力提出更嚴苛要求。這正是愛盛科技進一步思考「高解析度」與「大量程」能否同時兼得的起點,也為其AI電流感測技術的誕生鋪設契機。「我們不是從零開始,而是站在過去的客戶基礎上,把技術推進到下一個世代」賴孟煌強調。

愛盛科技此次申請晶創IC補助計畫的技術主軸,是一顆符合AEC-Q100車規認證、導入AI演算法的複合式電流感測晶片。賴孟煌說,這項產品整合多通道感測架構與即時AI判讀能力,目的是在車輛充電、動力轉換、電池管理系統(Battery Management System; BMS)等核心應用中,提供更穩定的電流監控能力,這不只是技術突破,更是企業在智慧能源領域的關鍵布局。

愛盛科技從既有客戶需求延伸,計畫將產品線擴展至車載充電器和儲能設備市場,積極擴大產品組合和市場空間,展現在半導體產業的深耕與宏大願景。
圖/ 數位時代

愛盛科技早已憑藉其漏電流感測晶片打入歐美、韓等多家車廠的供應鏈。這次的AI複合式電流感測器,正是從原有的客戶需求延伸而來,並計畫拓展至車載充電器(On-Board Charger; OBC)與儲能設備等市場,擴大產品組合與提升毛利空間。賴孟煌表示,之所以能快速推進研發與產品化,與臺灣強大的半導體供應鏈密不可分。愛盛科技善用在地資源加快量產速度,此外,也積極與台大合作取得穿隧磁阻技術的初期研發基礎,進一步開發出符合商用需求的產品。「臺灣有最強的製造環境,我們要做的,是把它變成自己的技術優勢,」賴孟煌說。

面對電動車、儲能、智慧工業與醫療等多元市場,愛盛科技將持續深化磁感測與AI的整合技術,朝更高精度、更高可靠性、模組化平台前進。

未來3到5年,愛盛預期電動車與儲能將是主要成長動能。其AI電流感測平台,也將進一步延伸至智慧能源管理系統、高階工業伺服馬達、甚至軍用與航空等高可靠場域。藉由持續強化SoC整合能力與AI模組設計,愛盛科技將力求在國際感測市場中,扮演能見度更高的角色。「我們的願景,是讓世界聽見臺灣感測技術的聲音,真正把感測做到『聰明又可靠』,推動淨零、智慧與永續的未來,」賴孟煌有信心的說。

|企業小檔案|
- 企業名稱:愛盛科技
- 創辦人:賴孟煌
- 核心技術:磁場感測晶片開發之領導廠商
- 資本額:新台幣3億元

|驅動國內 IC 設計業者先進發展補助計畫簡介|
由國科會協調經濟部及相關部會共同合作,所提出「晶片驅動臺灣產業創新方案」,目標在於藉由半導體與生成式AI的結合,帶動各行各業的創新應用,並強化臺灣半導體產業的全球競爭力與韌性。在此政策框架下,經濟部產業發展署執行「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,於113年鼓勵國內業者往 AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程的低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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