杨震原分享字节跳动技术探索：第一版机器学习系统就定了非常激进的目标

界面新闻记者 | 肖芳
界面新闻编辑 | 刘方远

界面新闻获悉，在第五届字节跳动奖学金颁奖典礼上，字节跳动技术副总裁杨震原分享了字节跳动自2014年以来在技术领域的一些探索历程。

杨震原表示自己是一个技术爱好者，2014年加入字节跳动之后，从最初负责搭建新的推荐系统开始，到现在已经有快12年了，他也一路参与了字节很多的技术探索。

多数人对字节跳动的了解集中在抖音、今日头条、TikTok等产品上，但杨震原分享了诸多外界不熟悉的技术探索。

以下为界面新闻整理的分享要点：

2014年：第一版机器学习与推荐系统就定了一个非常激进的目标

2014年，工业界最大规模的机器学习系统，是搜索广告中已经成熟使用的大规模离散LR（Logistic regression）。把这套原理用在推荐系统上，挑战可不小。那时同时熟悉大规模软硬件工程和机器学习的人不多，而且，除了能够挣到很多钱的搜索广告会使用；其他领域，大家都不愿意花这么大的硬件成本去做计算。

我们第一版就定了一个非常激进的目标：计划2014年做到万亿（T）级别的特征规模。这里有非常多的挑战，比如系统建模，处理好推荐的优化目标。工程上，存储和计算是最前期的门槛。另外我们也要做好算法的优化。

14年底，我们逐渐引入了FM类算法，后来演化成了更通用的deep learning体系。而且从我们上线的第一天，它就是一个streaming training的系统。

到今天，我们发现streaming更新（training only）的、较浅层的神经网络算法在推荐中依然有着不错的效果。它可能和现在 test-time training中的一些问题相关，也许是更近似RNN的一个实现。

2020年：科学计算的探索

大概 2019 年底到 2020 年，我们讨论过一次，未来AI还能够怎么发展，如何在全社会发挥更加重要的价值？

当时的思考是，只有很大规模的有价值的数据，才能够产生足够有价值的模型和算法。线上世界，推荐、搜索、广告是主流应用。那么，还有什么场景能够产生很多有价值的数据呢？显而易见是现实世界。但现实世界的数据搜集与应用会比较复杂，涉及到无人车、机器人等领域。除了现实世界，我们还想到一点，那就是科学计算。

从2020年开始，我们在第一性原理计算上持续投入。这个领域早期代表性的工作是DeepMind的FermiNet等，2019 年我们几个人在会议室里就讨论过这项工作。这个领域叫做NNQMC（神经网络量子蒙特卡洛方法）。 QMC 是量子蒙特卡洛，根据变分原理，任何试验波函数 计算得到的系统能量 总是大于或等于真实基态能量。于是，我们就可以用神经网络去表示一个波函数，然后，在这个波函数上进行采样并计算系统能量。然后，我们就可以按照能量更小方向的梯度去更新神经网络，最终得到一个更优的波函数表示。

图片来源：字节跳动

粉色部分是我们在 2021 年之后的几项工作，我们基本上在业界已经做到前沿。这张图的纵坐标指的是仿真精度，就是与物理实验的接近程度。仿真越接近真实，应用前景就越好。圆的大小表明了仿真体系电子的数量，这个圆越大，也就意味着它有更大的实用价值。最右上角有一个Scaling Laws with LAVA，这是我们最新的一个成果。我们发现，这个问题和大模型一样表现出Scaling Law，如果我们使用更多参数，就会看到它的仿真精度是持续上升的。这是一个很好的信号，说明我们可能在实用性方面还有很大的突破潜力。

我们在分子动力学上也有很多探索。我们的思路是，先改进正问题。使用更高精度的仿真来给机器学习MD的力场提供更精准的label。DFT（密度泛函分析），是一个合理的层次。我们首先做了DFT的GPU加速工作。我们的GPU4PySCF，实现了GPU加速DFT计算的业界SOTA。相比传统CPU计算程序，实现速度1GPU≈​500~1000CPU core的加速，完成相同计算任务算力成本降低1个数量级。

我们的团队开发了Bamboo-MLFF和ByteFF两类分子动力学力场，对分子、固体体系的性质进行准确预测。其中ByteFF-Pol目前在无实验数据zeroshot预测电解液性质上实现了业界SOTA的精度。这些工作不仅仅只在我们的实验里。我们今年已经和BYD成立了联合实验室，会将高通量自动化实验与科学计算算法结合，探索AI for Science在电池材料领域的工业落地应用。

2021年：XR的探索，更多投资基础技术

XR是有潜力能带来全新的体验。2021年，字节收购了Pico团队。

收购后，我们有两个产品路线在同时推进。一个是，以当前的产品形态为主，同时投入资源运营视频、直播等内容，较为激进的营销。路线二，是投资基础技术，追求核心体验上一个大台阶。

2023年，我们决定减少内容和营销投入，更坚定的投入技术路线。这是因为当时产品的硬件体验尚未成熟，无法支撑大规模市场应用。这个调整当时还带来了一些误解，不少人说字节不做这个方向了。其实恰恰相反，23年开始，我们在XR上的技术投入比以前更多。

在技术上中，我们一方面在清晰度上进行了探索。XR要模拟人眼观察真实世界的体验，关键指标是PPD（每度像素数），就是说人眼睛看一个度（degree），大概有多少像素。

2022年我们开始研究怎么能做好，最后决定和供应商启动MicroOLED定制。MicroOLED是一种在单晶硅片上制备主动发光型OLED器件的新型显示技术。

相比于其他显示技术（如高 PPI 的 LCD 液晶屏），microOLED 在实现单眼 4K 等级的超高分辨率时，仍然能够保持更小的面板尺寸。这使得光学显示系统得以进一步缩小，从而让 MR 头显轻便的同时获得更高的 PPI 和整体清晰度。我们通过导入微透镜（MLA）来提升亮度，副作用是色亮度均一性变差。这就需要，结合光学设计，通过主光线角（CRA）定制和系统性补偿上的一些工作，让亮度和色亮度均一性同时达到最优状态。

图片来源：字节跳动

另一方面，MR 也是重要的技术挑战。如果这方面做得不好，就会让人产生眩晕感。如何低延迟、高精度的完成这个计算，就是核心问题。

2022年6月我们正式立项，全链路自研了一颗头显专用的消费电子芯片来解决这个处理瓶颈。芯片在2024年回片，目前进入量产阶段，各项指标均达到设计要求。

目前在实测中，我们的系统延迟可以做到12毫秒左右，这是非常不容易的。即便是世界顶尖的公司，用软件来做的话，也很难在不明显牺牲画质的前提下把延迟压到25毫秒以内。

同时，交互的挑战也非常重要。我们如果希望做虚实融合，那需要对现实环境做识别。我们需要非常高精度的ground truth进行校准与训练。为此，我们建设了专业的高精度测试系统。

2023年：大模型的时代

2022 年11 月30 日，ChatGPT横空出世，2023年引起广泛关注。我们在2021年，有过一次机会早点关注到。

2022年，我们在这个方向上开始投入。现在，我们也取得了一些成果。应用上大家可能更熟悉一些，豆包是中国最流行的AI对话助手，火山引擎的大模型服务也受到客户的认可，根据IDC的报告，火山是中国MaaS市场的第一名。

技术上我们也有自己的特点。得益之前的一些积累，我们在Infra方面做的还是比较好的。我们很早就建设了大规模的稳定训练系统MegaSacle，在训练任务上，MFU（浮点运算利用率）超过55% ，这是当时主流开源框架的1.3倍以上，效果还是很不错的，有兴趣的可以去看我们24年年初发的相关论文。

我们在模型结构、自研服务器上也有很多探索，这也让我们实现了大模型的低调用成本。所以，我们在通过火山引擎提供服务的时候，才能够打破业界价格下限，同时保证自己有不错的毛利。

AI的能力发展是非常不均衡的，今天大模型可以在国际数学奥林匹克上拿到金牌，这恐怕已经超过了99.9%的人类。但对于很多工作，比如，一个初中生可以胜任的电话客服工作，大模型目前还不能完全做好。

为什么会这样？一个比较直观的，是模型的学习能力。目前的大模型是分阶段的，训练阶段和推理阶段。当模型部署到线上开始服务，就不再被训练，或者说，只能做in context learning。这和人类是不一样的。人类是持续在学习的。

比如电话客服，一个名校的博士可能刚开始也不知道怎么做好，但人可以很快学习，可能用不了几天就可以把工作做好了。而且人的学习效率很高，并且充分利用社会环境，比如他可以问一下老员工或者经理该怎么做。

所以说，如何让大模型提高学习能力，是一个比较重要的问题。最好是每一个人都可以以他的方式教知识给大模型。

第二个能力是IO能力，也就是和这个世界交互的能力。这个也显而易见。即便在数字世界，虽然目前的大模型，在视频、图片合成方面的能力已经超过人类，但是在众多内容理解、界面操作等方面，模型还是和人有比较大的距离。这些都是非常基础，但非常值得研究的问题。

有人说，2023年是人类历史上的第3个奇迹年，我觉得丝毫不为过。AI的发展给人类社会预期会带来巨大的变革，这场变革里会有无数的问题，需要技术人去探索，去解决。字节跳动也会在大模型等前沿领域，持续耐心的探索下去，希望能够为人类社会贡献自己的力量。