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世人都曉AI好 AI晶片知多少?

http://finance.sina.com   2018年03月12日 14:44   第一財經日報

  AI晶片是當前科技産業和社會關注的熱點,也是AI技術發展過程中不可逾越的關鍵一環,不管有什麼好的AI算法,要想最終應用,就必然要通過晶片實現。

  “AI晶片面臨兩個現實問題,第一我們沒有一個覆蓋所有算法的架構,需要在晶片當中實現一個具備深度學習的引擎,適應算法的引進,第二就是架構的可變性,要有高效的架構變換能力,目前的CPU加軟件、CPU加FPGA,需要我們探索架構上的創新。” 清華大學微納電子系主任、微電子所所長魏少軍在智東西主辦的GTIC 2018 全球 AI 晶片創新峰會上公開演講時表示。

  “多元的”AI晶片

  AI是一個相當寬泛的概念,雖然不少面向消費者的電子産品生産商在宣傳頁上印上AI相關字眼,但他們中也有人意識到AI産品的發展要歷經多個不同的階段,因此頗為審慎。

  352空氣凈化設備加入了激光檢測模組來判斷環境的PM2.5污染水平,同時通過自主研發的智能控制算法,使空氣凈化設備能夠根據PM2.5污染水平高低自動運轉,但在352環保科技合伙人張燚的表述中把這個稱作“是為了提升智能化體驗”而沒有特彆強調AI。

  “真正的智能化形式絶不僅僅是物聯網和遠程控制以及語音輸入,這些目前還只是一些手段和零散的表現形式。我認為智能化終極目標還是要在減少用戶的干預,洞察用戶心理,隨時做出內部調整以及增強産品的學習能力,使産品能夠有思考及改善能力,逐漸上升到重視人類的情感需求方面,也就是最終讓人通過産品的自發服務滿足最高的情感需求。”張燚告訴第一財經記者。

  要談AI晶片,就必須先對AI下一個定義。

  在萊迪斯半導體亞太區資深事業發展經理陳英仁看來,“AI神經網絡”不是簡單定義為某類産品,而是一個新的設計方法,“傳統的一些算法,是照規則、照邏輯的,神經網絡是用數據訓練出來的結果。”

  這就好比出行到指定地點,如果要先定一些規則(邏輯),比如提前選擇出行方式、規劃中轉地點,最后到達,就是傳統的“規則型”設計;如果是有輸入和已知的輸出,比如起點和終點,在樣本足夠多之后(數據訓練)就可以提供一個新的算法,這需要AI晶片。

  在晶片研發的過程中,既有傳統的老牌廠商,也有科技新貴,是否會出現像通用CPU那樣獨立存在的通用AI處理器呢?

  事實上,各家技術路線大相徑庭,在不同的技術路線上探索着通用與優化的平衡。

  以虛擬貨幣數字晶片起家的比特大陸提出,要實現AI晶片9個月迭代一版的速度,這是對摩爾定律18~24個月升級一次的時間賽跑,也是用ASIC技術對暗硅發起的一次挑戰。

  “暗硅”,即是由於功耗的限制,導致處理器同一時刻只有很少的一部分的門電路能夠工作,而大部分處於不工作的狀態,這部分不工作的門電路,在某一個計算時刻是完全無效的。

  ASIC是為了特定應用而設計的整合電路,除了不能擴展以外,在功耗、可靠性、體積方面都有優勢,尤是其在高性能、低功耗的移動端。在這條路上比特大陸並不孤單,既有谷歌的TPU在前方高舉大旗,也有一衆創業公司在機器視覺等垂直領域跟隨。

  “與傳統晶片迭代速度相比,AI算法迭代更快。我們針對最新算法的需求、神經網絡算法的共性基礎,把它快速地放到晶片上。” 比特大陸産品戰略總監湯煒偉说。

  比特大陸2017年11月份推出的首款AI晶片,現在已經全綫量産,兼顧訓練和推理的功能,但以推理為主。他認為,訓練和推理應該是兩個不同的平台,未來比特大陸還是會側重於推理。 “高性能計算它涉及到很多領域,所以我們在2015年底決定進入到AI這個領域,尤其深度學習這個領域,我們在已有的一些高性能計算這些晶片、硬件,還有一些軟件算法的基礎上,我們還大量引進了很多AI方面專業的人才。”湯煒偉说。

  但比特大陸還沒有考慮做終端晶片,提供的晶片將用於伺服器。

  目前業內使用最多的是GPU,因為它適用於單指令、多數據處理,可用於深度學習的訓練和推理。英偉達AI技術中心亞太首席技術官Simon See接受第一財經採訪時表示,英偉達要做通用性的晶片,“通用是我們的優勢,ASIC是針對其中一個領域,而GPU不僅僅可以應用於AI訓練還有圖像渲染等等。”

  他表示,新的算法一直在出現,為了適配新的算法,就需要重新做晶片,英偉達會收集客戶的意見並改進,但不會因為所謂“風口”的轉向而調整,比如去做專門挖礦的晶片。 “做晶片是很冒險的,這麼多公司在做是好事,说不定會有新的公司出很好的産品。我們的晶片性能體現,不僅僅是靠晶片自身的性能(raw performance),還有軟件的性能。” Simon说。

  此外,被大衆關注較少,但有望把握住AI晶片發展機會的還有FPGA。FPGA適用於多指令,單數據流的分析,常用於預測階段,因為沒有內存和控制所帶來的存儲和讀取部分在效率和功耗上具有一定優勢,劣勢是運算量並不是很大。

  “AI是FPGA是一個非常好的切入點,也是一個重新洗牌的機會點。FPGA的並行運算算法、設計不好寫,因為人的邏輯都是一個單向的,要多角度去考慮,其實不是那麼容易,通常要特別的設計方法。”陳英仁告訴第一財經。

  簡言之,晶片成品可以按照是否可編程進行劃分。CPU、GPU、FPGA都是可編程的,下達不同指令就可以做不同的運算,而ASIC是不可編程、定製化的晶片。兩者的區別可以粗略比較為買成衣還是高級定製。成衣的客戶相對廣泛,而高級定製如果要想努力變成一個標準産品因不能修改就沒那麼容易。

  可編程,意味着通用,而定製化意味着某些方面的優化以其他方面的犧牲為代價。通用和優化是對立的,晶片廠商都在尋找着最佳的平衡點。

  應用落地是終極難題

  由於還不存在適用所有通用算法的AI晶片,確定應用領域就成為發展的重要前提。遺憾的是,AI的殺手級應用目前尚未出現,現存的應用還未形成剛需,即便如此,AI晶片還是出現了百家爭鳴的氣象。

  機器視覺領域成為AI晶片的“兵家必爭之地”,湧入了商湯、曠視、地平綫等一衆創業者,眼擎科技創始人、CEO朱繼志也是其中之一。

  在解決實際問題層面,晶片並不是眼擎科技的唯一方案,而是根據行業的不同情況提供從IP授權、模組、晶片到行業定製系列解決方案。眼擎科技看到,以CPU為代表的通用晶片壟斷時代已經過去,AI産業已經産生了新需求,偏重於前端在圖像收集階段直接解決因弱光、反光、逆光而造成的圖像質量不高和算法識別率低的問題。

  朱繼志的AI晶片之路是從上游的晶片領域開始做創新成像技術架構,以滿足AI新市場的新需要。“視頻圖像技術有兩種,一種是給到圖片在后端進行分析,比如商湯科技。圖像是怎麼來的,這是我們的事情,在前端處理。前端處理必須要在前端實時處理完成,不能有延時或出錯,像流水一樣,兩者技術路線是不一樣的。” 朱繼志说。

  同樣,輸出基於人工智能的商業應用解決方案的鋒時互動專注於人機交互領域,提供手勢識別、人臉識別、姿態識別等多種基於人工智能的解決方案。鋒時互動CEO劉哲告訴記者,“人工智能必將細分到行業中,呈現多元化發展的趨勢。在技術逐漸成熟后,也會勢必推出專屬的針對人機交互的場景推出晶片,以降低成本和功耗。同時帶來性能的大幅提升。”

  讓人與機器在多種環境下都能自然溝通,構建更為高效、更具想象力的通用型AI生態也吸引着投資人的注意力。

  “AI晶片現在是兩撥人在做,以寒武紀為代表的,他們原本就做晶片,在計算機體繫結構和晶片設計方面比較有經驗,另外一撥是以地平綫為代表的,以前做的是軟件算法,現在做晶片。前者更容易做出一個好用、可靠的産品,后者更偏向於提供整體解決方案,硬件不足的地方用軟件補足。”雲啓資本董事總經理陳昱判斷,兩者會有路徑的差異化。

  晶片的成本高在設計研發階段,設計好之后要經過昂貴的流片驗證才能量産,如果沒有大的客戶,就無法分攤前期成本。即便研發成功,量産時也面臨着上游産能受限的問題。

  “比特大陸在晶片設計上具有豐富經驗,他們的挖礦晶片因為加密貨幣市場的爆發而需求強勁,但其産能仍受制於上游的晶片代工廠商。” 陳昱说。按照湯煒偉的说法,比特大陸有望今年成為台積電全球第五大客戶。

  正是因為晶片的研發周期和成本都很高,硬蛋公關總監王剛告訴第一財經,未來會考慮提供AI通用模組。“我們今年看到了AIOT的機會,就是人工智能與物聯網的結合。硬蛋會把産業鏈上游的AI合作伙伴,如百度、雲知聲等,與硬蛋平台上的物聯網項目對接,推出通用的AI模組。”

  毫無疑問,國內的半導體行業正在蓬勃發展。已有消息傳出國家成立的國家整合電路産業投資基金(下稱“大基金”)第二期正在緊鑼密鼓募資之中,籌資規模會超過一期,在1500億~2000億元左右。按照1∶3的撬動比,所撬動的社會資金規模在4500億~6000億元左右。

  國家整合電路産業投資基金股份有限公司總裁丁文武去年10月份接受《中國電子報》採訪時稱,原計劃首期募集資金1200億元,通過各方的努力,實際募集資金達到了1387.2億元。經過3年的運作,截至2017年9月20日,大基金累計決策投資55個項目,涉及40家整合電路企業,共承諾出資1003億元,承諾投資額占首期募集資金的72%,實際出資653億元,也達到首期募集資金的將近一半。

  “真正把AI晶片做成有競爭力,要有護城河,這是遠超於晶片本身的事情。像阿里和騰訊爭取入口流量一樣晶片往應用層走,更好知道最終用戶的實際需求,更好的定義晶片,需要有比較強的能效,有一定的AI處理架構,沒有這樣的架構都是一片浮雲。” 深鑒科技聯合創始人、CEO姚頌對此有着清醒的認識。

  而魏少軍在一片繁榮之際毫不諱言“現在的發展太熱了,甚至媒體在其中也起到了推波助瀾的作用”。他提到,AI晶片的發展很可能在未來2到3年遭遇一個挫折期,今天以滿足特定應用為主要目的的AI晶片需要思考何去何從,今天的部分甚至大部分創業者將成為此次技術變革中的先烈。

  倘若如此,“毫無疑問,這將是AI發展中最令人欽佩也最令人動容的偉大實踐。” 魏少軍说。

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