智能時(shí)代，“中國(guó)芯”迎來(lái)新機(jī)遇
5月3日，在上海國(guó)際會(huì)議中心舉行的發(fā)布會(huì)上，寒武紀(jì)科技公司首席執(zhí)行官陳天石展示新發(fā)布的芯片。 新華社發(fā)
芯片是人工智能的重要支撐。5月10日，參觀者在2018全球人工智能產(chǎn)品應(yīng)用博覽會(huì)上觀看一輛無(wú)人駕駛概念車(chē)。 新華社發(fā)
圖為焊接在電路板上的芯片。 圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
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芯片被譽(yù)為工業(yè)制造的“皇冠”，在人工智能技術(shù)如火如荼的今天，不論算法怎樣領(lǐng)先，想要最終應(yīng)用，都必須通過(guò)芯片實(shí)現(xiàn)。
近日，在上海國(guó)際會(huì)議中心舉行的發(fā)布會(huì)上，由中國(guó)科學(xué)院孵化企業(yè)、智能芯片設(shè)計(jì)公司寒武紀(jì)科技公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“寒武紀(jì)”）帶來(lái)的云端人工智能芯片Cambricon MLU100、寒武紀(jì)1M終端智能處理器IP產(chǎn)品，再次讓“中國(guó)智造”驚艷世界。
芯片如何站上云端？智能芯片與傳統(tǒng)的中央處理器（CPU）能否相互代替？要告別“芯痛”，我國(guó)應(yīng)如何加速補(bǔ)齊短板？
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站上云端的“中國(guó)芯”
采用最新架構(gòu)與先進(jìn)工藝，可在平衡模式（1GHz主頻）和高性能模式（1.3GHz主頻）下工作，平衡模式下的等效理論峰值速度達(dá)每秒128萬(wàn)億次定點(diǎn)運(yùn)算，高性能模式下的等效理論峰值速度達(dá)每秒166.4萬(wàn)億次定點(diǎn)運(yùn)算……發(fā)布會(huì)上，這款由寒武紀(jì)帶來(lái)的云端人工智能芯片Cambricon MLU100初一亮相，便因超快的運(yùn)算速度成為全場(chǎng)矚目的焦點(diǎn)。
為什么Cambricon MLU100如此強(qiáng)大？
寒武紀(jì)相關(guān)負(fù)責(zé)人給出了答案：它是我國(guó)首款云端智能芯片。
“所謂云端，就是一款采用應(yīng)用程序虛擬化技術(shù)的軟件平臺(tái)，它集搜索、下載、使用、管理、備份等多種功能為一體，可在獨(dú)立的虛擬化環(huán)境中封裝起來(lái)，使應(yīng)用軟件不與系統(tǒng)產(chǎn)生耦合。”河北科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院王保柱教授解釋道，“好比我們刷微博和朋友圈，所看到的內(nèi)容并非儲(chǔ)存在手機(jī)中，而是由那個(gè)看不到的‘云端’推送來(lái)的。使用云端可以最大限度地減小系統(tǒng)負(fù)荷，即便使用的軟件越來(lái)越多，系統(tǒng)也不至于越變?cè)铰??！?/font>
正因融入了“云端”技術(shù)，盡管Cambricon MLU100的運(yùn)算速度讓人驚嘆，但它的能耗卻并未跟著“直線飆升”。據(jù)寒武紀(jì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，其典型板級(jí)功耗僅為80瓦，峰值功耗不超過(guò)110瓦。
不僅如此，貫徹“云端協(xié)作”的理念，Cambricon MLU100還具有優(yōu)良的通用性，可支持各類(lèi)深度學(xué)習(xí)和經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)算法，充分滿足視覺(jué)、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言處理、經(jīng)典數(shù)據(jù)挖掘等復(fù)雜場(chǎng)景下的云端智能處理需求，如大數(shù)據(jù)量、多任務(wù)、多模態(tài)、低延時(shí)、高通量等。
發(fā)布會(huì)上，同樣“吸睛”的還有寒武紀(jì)新一代IP產(chǎn)品。所謂IP產(chǎn)品，就是指寒武紀(jì)智能處理器的設(shè)計(jì)授權(quán)，只要客戶與寒武紀(jì)簽約即可使用。
2016年，寒武紀(jì)推出了第一代終端智能處理IP產(chǎn)品——寒武紀(jì)1A，目前，已成功應(yīng)用于包括華為Mate10手機(jī)等在內(nèi)的智能終端。
此次發(fā)布的寒武紀(jì)1M是該公司的第3代產(chǎn)品，不僅在計(jì)算力上又有所攀升，效能比
更可達(dá)每瓦5萬(wàn)億次運(yùn)算。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，過(guò)去，由于人工智能的計(jì)算量十分龐大，只有在云端才能進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，寒武紀(jì)1M則是首款支持本地訓(xùn)練的處理器，可為視覺(jué)、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言處理及各類(lèi)經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)提供更靈活高效的計(jì)算平臺(tái)，在智能手機(jī)、智能音箱、智能攝像頭、智能駕駛等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛應(yīng)用。
“打個(gè)比方，以前識(shí)別物體、語(yǔ)音等通常需要大服務(wù)器，或者云上完成。而借助云端人工智能芯片，未來(lái)智能手機(jī)就可以變成一個(gè)翻譯機(jī)，可以同聲翻譯不同語(yǔ)言的人說(shuō)話，讓大家互相之間都能聽(tīng)得懂。”王保柱說(shuō)。
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人工智能的“專(zhuān)門(mén)武器”
關(guān)于智能芯片，許多人心里都曾有過(guò)這樣的疑問(wèn)：它和傳統(tǒng)的中央處理器（CPU）間是何關(guān)系，能否相互替代？
給出答案前，我們不妨先將時(shí)針撥回至2016年，重溫“AlphaGo”對(duì)弈韓國(guó)棋手李世石的那場(chǎng)“人機(jī)大戰(zhàn)”。當(dāng)年，這款由谷歌公司開(kāi)發(fā)的圍棋程序以4∶1輕松取勝，秘訣就是模仿人類(lèi)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“深度學(xué)習(xí)”。
“深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)研究中的一個(gè)新的領(lǐng)域，其動(dòng)機(jī)在于建立模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)模仿人腦機(jī)制來(lái)解釋圖像、聲音和文本等各種數(shù)據(jù)，比如現(xiàn)在很火的人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等，都是對(duì)這種方法的應(yīng)用。”王保柱說(shuō)。
“AlphaGo”一戰(zhàn)成名，但在展現(xiàn)超高“腦算智商”的同時(shí)，也暴露出自身的先天短板：據(jù)媒體公開(kāi)資料顯示，其剛亮相時(shí)，下一盤(pán)棋需要?jiǎng)佑?000個(gè)中央處理器和200個(gè)圖片處理器，每分鐘僅電費(fèi)消耗就高達(dá)300美元，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模卻只有人腦的千分之一。
在王保柱看來(lái)，“AlphaGo”讓自己變“聰明”的方式并不特別：它使用的傳統(tǒng)處理器是在通用計(jì)算上發(fā)展起來(lái)的，通俗點(diǎn)講，就是沿著一個(gè)比較復(fù)雜的方程一步一步往下運(yùn)算，任何人按照這個(gè)方程算下去，都能戰(zhàn)勝李世石?！爸徊贿^(guò)相較人腦計(jì)算，‘AlphaGo’的‘大腦’更多、速度更快罷了?！?/font>
“谷歌曾用1.6萬(wàn)個(gè)處理器運(yùn)行7天，來(lái)訓(xùn)練一個(gè)識(shí)別貓臉的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而‘AlphaGo’所需的處理器更為龐大，我們?cè)谌粘５墓ぷ骱蜕钪邢胍玫竭@項(xiàng)技術(shù)根本不可能?！蓖醣Ｖf(shuō)，簡(jiǎn)而言之，傳統(tǒng)處理器雖然可以勉強(qiáng)應(yīng)付深度學(xué)習(xí)，但它的學(xué)習(xí)效率并不高，而且消耗也大，并非完美無(wú)缺。
由此回到最初的問(wèn)題，寒武紀(jì)公司創(chuàng)始人兼CEO陳天石就為CPU與智能芯片作了這樣的比喻：傳統(tǒng)的中央處理器好比“瑞士軍刀”，雖然通用，但并不專(zhuān)業(yè)。廚師想要烹出美味佳肴，就必須使用菜刀。而專(zhuān)業(yè)的深度學(xué)習(xí)處理器——智能芯片，就是這把能將“AI盛宴”做出特色的更高效、更快捷的“菜刀”。
寒武紀(jì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，如今，通過(guò)在計(jì)算機(jī)中模擬神經(jīng)元和突觸的計(jì)算，寒武紀(jì)的AI芯片可對(duì)信息進(jìn)行智能處理，再借助專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和指令集，其每秒可以處理160億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)2萬(wàn)億個(gè)突觸，功耗卻只有原來(lái)的十分之一，“未來(lái)，我們也許可以將‘AlphaGo’裝進(jìn)手機(jī)里。”
“正如蒸汽機(jī)是工業(yè)時(shí)代的代表，CPU是信息時(shí)代的產(chǎn)物，智能芯片也將成為智能時(shí)代的核心載體?！蓖醣Ｖf(shuō)，目前，各國(guó)都在積極布局智能芯片產(chǎn)業(yè)，我國(guó)對(duì)此的相關(guān)政策支持也越來(lái)越多，國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)崛起已是蹄聲漸近。
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告別“芯痛”的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
據(jù)媒體公開(kāi)資料顯示，2017年，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試取得了超過(guò)10%的銷(xiāo)售增速，但在市場(chǎng)火爆的背后，必須正視我國(guó)芯片制造業(yè)的“芯痛”點(diǎn)。
“我國(guó)有全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，但不得不承認(rèn)，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的主流產(chǎn)品仍然集中在中低端，再加上基礎(chǔ)能力欠缺，強(qiáng)烈依賴國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)、工藝和外包設(shè)計(jì)服務(wù)?！蓖醣Ｖf(shuō)，加速補(bǔ)齊短板，才能告別“芯痛”。
在技術(shù)領(lǐng)域，目前，國(guó)際最先進(jìn)的制程技術(shù)是10納米乃至7納米，而我國(guó)主流技術(shù)為28納米；在市場(chǎng)方面，國(guó)產(chǎn)芯片多數(shù)用于自身配套，自家用自家的產(chǎn)品，陷入了過(guò)分追求完全獨(dú)立和自主可控的怪圈。
“值得注意的是，大規(guī)模的資金和人才堆砌并不代表技術(shù)水準(zhǔn)的提高，其背后仍然需要市場(chǎng)的引導(dǎo)。想要真正做活產(chǎn)業(yè)，就必須使芯片不斷改進(jìn)迭代，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中形成良性循環(huán)的態(tài)勢(shì)?！蓖醣Ｖf(shuō)。
此外，人才培養(yǎng)也同樣不容忽視。此前，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、“龍芯”處理器負(fù)責(zé)人胡偉武就曾表示，我國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)極不平衡，大多數(shù)人才都集中在技術(shù)應(yīng)用層面，研究算法、芯片等底層系統(tǒng)的人才太少，“本質(zhì)上都是在教學(xué)生怎么用計(jì)算機(jī)，而不是教學(xué)生怎么造計(jì)算機(jī)。就像汽車(chē)專(zhuān)業(yè)教了一堆駕駛員一樣。”
胡偉武舉了個(gè)例子，比如，絕大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)公司都在使用Java編程，相應(yīng)的人才儲(chǔ)備能以百萬(wàn)計(jì)數(shù)，但研究Java虛擬機(jī)（在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能的抽象化計(jì)算機(jī)）的人才，全國(guó)算下來(lái)卻鳳毛麟角。
盡管挑戰(zhàn)不斷，但機(jī)遇同樣并存。隨著人工智能的全面爆發(fā)，我國(guó)可穿戴設(shè)備、VR、無(wú)人機(jī)及物聯(lián)網(wǎng)等市場(chǎng)的大門(mén)已徐徐開(kāi)啟，乘著這股東風(fēng)，寒武紀(jì)、地平線、深鑒科技等國(guó)內(nèi)AI芯片領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)加速成長(zhǎng)，其針對(duì)定制化的芯片改造，將有利于國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)提前占領(lǐng)特色市場(chǎng)。
業(yè)內(nèi)人士分析，總體來(lái)看，我國(guó)芯片要順利完成國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，仍然需要一定時(shí)間，僅就目前而言，距離最近的時(shí)間節(jié)點(diǎn)就是5G通信的商用，即2020年左右。因此，5G也被認(rèn)為是國(guó)產(chǎn)自主手機(jī)芯片趕超的關(guān)鍵，其中，紫光展銳、華為、小米等都在針對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)研發(fā)，希望實(shí)現(xiàn)與5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)同步推向市場(chǎng)。
“隨著5G的到來(lái)，信息數(shù)據(jù)傳輸速度將全面提檔，物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、消費(fèi)電子、自動(dòng)化等新興行業(yè)的應(yīng)用會(huì)逐漸上升，這將為國(guó)產(chǎn)智能芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更加有利的需求條件?！蓖醣Ｖf(shuō)。（記者 張懷琛）
