這些芯片將成未來人工智能突破重點(diǎn)

中國(guó)和美國(guó)目前是全球人工智能（英文簡(jiǎn)稱AI）產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者，僅在2015年，兩國(guó)在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的AI相關(guān)論文接近1萬篇，而英國(guó)、印度、德國(guó)和日本加起來才大約相當(dāng)于中美的半數(shù)。中國(guó)有著全球最多的數(shù)據(jù)量，擁有巨大應(yīng)用市場(chǎng)，正在圍繞AI構(gòu)建完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。我們有理由相信，AI將成為企業(yè)跨部門業(yè)務(wù)發(fā)展的“顛覆者”，漸趨成熟的AI技術(shù)正逐步向“AI+”進(jìn)行轉(zhuǎn)變。我國(guó)將在AI關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域獲得重大突破，推動(dòng)關(guān)鍵場(chǎng)景應(yīng)用逐步走向成熟。

已經(jīng)存在了60多年的AI，為什么會(huì)在2016年突然之間熱起來？這必須要提及2016年年初谷歌發(fā)起的那場(chǎng)AlphaGo與韓國(guó)名將李世石的圍棋大戰(zhàn)。云計(jì)算帶來的計(jì)算能力指數(shù)級(jí)提升，用數(shù)據(jù)精準(zhǔn)描述世界成為可能，機(jī)器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)加快了人工智能算法的成熟，讓人工智能時(shí)代到來沒商量。

4月26日，在水鄉(xiāng)烏鎮(zhèn)，浪潮舉行了一年一度的合作伙伴大會(huì)，中國(guó)工程院院士、浪潮集團(tuán)執(zhí)行總裁王恩東在大會(huì)上說，計(jì)算、數(shù)據(jù)和算法是AI時(shí)代來臨的三個(gè)支柱。AI離不開計(jì)算力，計(jì)算力是AI的第一個(gè)關(guān)鍵基石，它既包含了以FPGA、GPU為主的硬件運(yùn)算平臺(tái)，專用的人工智能計(jì)算芯片，也包含以Haddoop、Goleam為代表的軟件平臺(tái)。

目前盡管與AI相關(guān)的運(yùn)算只在數(shù)據(jù)中心中占比為10%，但是增長(zhǎng)非?？?，這讓AI計(jì)算成為新的需求。AI計(jì)算芯片是競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)之一。

“從字符識(shí)別、語音識(shí)別到圖像識(shí)別，對(duì)計(jì)算能力的要求是一步一步往上走的，這一步往上走離不開計(jì)算能力提升和成本的大幅下降。而很多智能設(shè)備是移動(dòng)的，不管是無人車還是服務(wù)機(jī)器人，都要求續(xù)航時(shí)間，對(duì)功耗降低有迫切需求。做AI智能設(shè)備有三步，識(shí)別、推理、行動(dòng)，所以不僅僅是要它進(jìn)行識(shí)別，還要它進(jìn)行分析、挖掘信息，計(jì)算能力和功耗之間的矛盾就變得越來越突出了。”英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

在現(xiàn)有的條件利用圖形加速器（GPU）去做訓(xùn)練、識(shí)別是最好的選擇，也正因?yàn)槿绱?，英偉達(dá)的股票才蹭蹭往上漲，但通用CPU、GPU做處理AI應(yīng)用并不是最合適的。于是就有了2016年8月10日英特爾對(duì)Nervana這個(gè)專用AI處理器公司的收購，其中Nervana的AI芯片處理速度是GPU的10倍。

事實(shí)上，人工智能需要與之更匹配的芯片。集成電路的發(fā)展越來越接近于物理極限，技術(shù)難度會(huì)越來越大，成本也會(huì)越來越高，摩爾定律似乎也有失效的一天。所以研究機(jī)構(gòu)和IT業(yè)界一直在探索更接近于人腦的“類人腦”計(jì)算的芯片體系架構(gòu)。

2014年IBM推出了可擴(kuò)展的超大規(guī)模的神經(jīng)突觸計(jì)算機(jī)芯片SyNAPSE。這顆芯片類似人腦，由54億個(gè)晶體管組成，含有100萬個(gè)可編程神經(jīng)元、2.56億個(gè)可編程突觸，采用了異步驅(qū)動(dòng)的方式，而不是一般計(jì)算機(jī)所使用的同步電路方式。

中國(guó)在類人腦芯片上的探索起步并不晚，2015年由浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院牽頭，浙江大學(xué)與杭州電子科技大學(xué)的學(xué)者合作研制出了國(guó)內(nèi)首款基于硅材料（CMOS）的支持脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SNN）的類腦芯片——“達(dá)爾文”芯片。該課題組認(rèn)為，“達(dá)爾文”雖是國(guó)內(nèi)首款支持脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類腦芯片，但與國(guó)際先進(jìn)水平的IBM TrueNorth芯片比較還有一定距離。

中國(guó)在類人腦計(jì)算上的探索目前比較受關(guān)注的是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所陳云霽、陳天石主導(dǎo)的“寒武紀(jì)”課題組。

據(jù)介紹，寒武紀(jì)深度學(xué)習(xí)處理器的能效比主流CPU和GPU有兩個(gè)數(shù)量級(jí)的提升，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，2016年被世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)評(píng)為全球十五項(xiàng)“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果”之一。從2017年起，“寒武紀(jì)”課題組獲得了中科院為期18個(gè)月共計(jì)1000萬元的專項(xiàng)資金支持，用于項(xiàng)目研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。據(jù)中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所智能處理器研究中心介紹，這1000萬元專項(xiàng)資金一方面用于人工智能芯片的基礎(chǔ)性研究，探索下一代人工智能芯片的架構(gòu)、算法以及在一些新型場(chǎng)景（如AR/VR）中的應(yīng)用開發(fā)方法。這將為我國(guó)參與智能時(shí)代國(guó)際芯片市場(chǎng)角逐打下科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。專項(xiàng)資金另一方面用于寒武紀(jì)芯片在各種智能云服務(wù)器、智能終端和智能機(jī)器人市場(chǎng)中的推廣，力爭(zhēng)在18個(gè)月內(nèi)初步奠定寒武紀(jì)芯片在智能芯片市場(chǎng)上的地位。

陳云霽表示，現(xiàn)在“AlphaGo”需要數(shù)萬瓦功耗、巨大體積的云服務(wù)器來進(jìn)行智能處理。寒武紀(jì)的目標(biāo)是要讓1瓦以內(nèi)功耗的攝像頭、手機(jī)，甚至手表都能和“AlphaGo”一樣“聰明”。寒武紀(jì)的優(yōu)勢(shì)集中在人臉識(shí)別、聲音識(shí)別等人工智能方面。比如，攝像頭、手機(jī)或個(gè)人電腦、高性能服務(wù)器嵌入寒武紀(jì)IP核或芯片后，將極大提高處理速度。

寒武紀(jì)芯片出來之后，是不是我們就不需要做龍芯了？答案當(dāng)然不是。“處理器芯片是IT核心技術(shù)的根基，計(jì)算所最大的突破就是芯片技術(shù)的突破。這方面我們其實(shí)是三條道路同時(shí)在走，而且我覺得這三條道路可能長(zhǎng)期并行。” 中科院計(jì)算所所長(zhǎng)孫凝暉表示，龍芯是一條路，寒武紀(jì)是一條路，而與IBM、英特爾、AMD合作是另一條路。龍芯走的是“人有我有”之路，寒武紀(jì)走的是“彎道超車”之路，與IBM、AMD合作走的是“高鐵”之路。

4月25日，龍芯中科公司發(fā)布了龍芯二代，包括主頻到達(dá)1.5GHz的3A3000/3B3000處理器，其中，龍芯3A3000/3B3000的產(chǎn)品性能超過英特爾凌動(dòng)系列、高端ARM系列，訪問帶寬達(dá)到國(guó)際主流處理器相當(dāng)?shù)乃健?/p>

類人腦芯片不僅僅是中國(guó)芯片換道超車的機(jī)會(huì)。向陽表示，針對(duì)人工智能算法設(shè)計(jì)類人腦芯片將成為未來人工智能突破的重點(diǎn)，將為人工智能未來的良性發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。