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從龍芯到寒武紀,只為迎來大爆發時代

2018-02-23 13:59:28 廣州海雙信息科技有限公司 閱讀

智能時代遲早要到來。每個時代都有其核心的物質載體,比如工業時代的蒸汽機、信息時代的通用CPU,智能時代也將會出現這個核心載體。公司未來想實現的是讓人工智能芯片計算效率提高一萬倍,功耗降低一萬倍。

大約6億年前在地質學上被稱作“寒武紀”的時代,大量無脊椎動物在短時間內出現“生命大爆發”。如今,“寒武紀”這個名字再次被人們提及,它源自中科院計算所研發的人工智能芯片處理器的命名,意喻人工智能即將迎來大爆發的時代。

“寒武紀”8月獲得了阿里巴巴領投的1億美元融資,成為估值超過10億美元的智能芯片領域獨角獸公司。創始人陳云霽、陳天石兄弟倆也因此“一鳴驚人”,躍入公眾視野。


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從龍芯到寒武紀,只為迎來大爆發時代

目前寒武紀終端處理器IP產品已衍生出1A、1H等多個型號,在未來數年,全世界有數億終端設備可望通過集成寒武紀處理器,來獲得強大的本地智能處理能力。

陳云霽的目標是,讓人工智能芯片計算效率提高一萬倍,功耗降低一萬倍。要實現這一目標,除了借助資本壯大快速發展自己,還需要陳云霽與陳天石倆兄弟繼續長期以來的“雙劍合璧”。

把AlphaGo裝進手機

在8月底的中科院舉辦的一場名為“探索者”的創新大會上,哥哥陳云霽現身,和他同臺的不乏德高望重的老院士,其中包括中科院生物物理研究所、上海生科院神經科學研究所研究員郭愛克院士,以及量子衛星首席科學家、中科大教授潘建偉院士。

陳云霽身穿印有寒武紀字樣的白色圓領T恤,一身休閑的裝扮,和硅谷的創業者并無兩樣。他腰間掛著工卡和鑰匙,手里抱著電腦,一看就是不折不扣的理工男。坐在第一財經記者身邊的中科大地球空間科學學院教授孫立廣幫著解釋道:“云霽是典型的科大人,他這身打扮不是不重視,科大人都是那么穿的,所以你們不要怪他?!?/p>

陳云霽以“制造機器大腦”作為他演講的標題。這位早在2015年就入選《麻省理工科技評論》35歲以下的全球最佳35名創新人士的“天才少年”說道:“公司未來想實現的是讓人工智能芯片計算效率提高一萬倍,功耗降低一萬倍。這意味著我們可以把AlphaGo這樣的東西放到手機里,讓手機幫助我們做各種各樣的事情,甚至通過長期的觀察和學習,真正實現強大的智能?!?/p>

之所以稱其為“天才少年”,是因為陳云霽9歲就開始上中學,14歲進入科大少年班。弟弟陳天石也基本上沿襲了哥哥的成長路徑?!拔耶厴I后一直是做芯片的,我弟弟一直是做算法的,芯片加算法,就正好誕生了‘寒武紀’的人工智能芯片?!标愒旗V告訴記者。

陳云霽是江西南昌人,父親是電力工程師,母親是歷史老師。這也培養了兄弟兩人“文理兼備”的特點。陳云霽癡迷歷史,特別愛看書,不管是工程類的,還是歷史方面的。如今已經是雙胞胎的父親的陳云霽認為,對于孩子來說,興趣非常重要。

陳云霽愛打游戲。他頗為得意地告訴記者,自己大學本科主要“從事”《星際爭霸》。但是也是在游戲中,陳云霽獲得了芯片的靈感。他表示,非常樂于見到Facebook和谷歌的DeepMind等AI巨頭訓練機器,挑戰《星際爭霸》的人類玩家。AI研究者現在可以使用開放工具構建自己的模型,來應對《星際爭霸》的技術挑戰。

在創立寒武紀前,陳云霽在大學的最后一年,就參與了中國第一塊通用CPU芯片龍芯1號的研制項目,這對他來說是一個光榮又難得的機會。

2002年,他如愿以償來到了中科院計算所,跟隨胡偉武研究員碩博連讀,成為當時龍芯研發團隊中最年輕的成員。博士畢業后,他留在了計算所。25歲時,陳云霽就已經成為8核龍芯3號的主架構師。

中科院計算所為中國計算機產業界和學術界培養了大量高技術人才,走出了聯想、曙光等一批高技術企業,也是寒武紀科技的重要股東和產學研長期合作伙伴。聯想創始人柳傳志就曾是中科院計算所的一位研究員,后來他把其中的一個實驗室變成了聯想的前身。聯想盈利后,對計算所的回饋非常大,還幫計算所建了新大樓。

從“龍芯”到“寒武紀”,陳云霽和陳天石瞄準了人工智能的生態布局。他曾這樣解釋自己的靈感來源:“人的大腦是已知世界中最智能的物體。如果能把大腦中神經元和突觸數字化抽象出來,這樣的數字化網絡某種程度上可能就繼承了人腦對信息的處理能力?!?/p>

不過雖然神經網絡是智能處理的好方法,但目前通用處理器功耗高、效率低也阻礙了人工智能芯片發展。陳云霽解釋道:“如果要用通用處理器搭建一個人腦規模突觸的神經網絡,可能需要建一個電站來給它供電。AlphaGo下一盤棋動用了1000個CPU和200個GPU,每分鐘的電費就高達300美元,而網絡規模只有人腦的千分之一?!?/p>

寒武紀AI芯片恰恰解決了這一問題——它能在計算機中模擬神經元和突觸的計算,對信息進行智能處理,還通過設計專門存儲結構和指令集,每秒可以處理160億個神經元和超過2萬億個突觸,功耗卻只有原來的十分之一,未來甚至有希望把整個AlphaGo的系統都裝進手機。


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從龍芯到寒武紀,只為迎來大爆發時代

在陳云霽看來,制造出具備人類的智能的機器大腦,意味著人類將從繁瑣的體力勞動和簡單的腦力勞動中解放出來,而聚焦到創造性的活動中。這對于擁有一對雙胞胎的陳云霽來說,可謂是能夠解決眼下的燃眉之急。

中科院上海生命科學院神經科學研究所仇子龍向陳云霽調侃道:“如果有了你所期待的機器大腦,對你來說最開心和最不開心的事情是什么?”陳云霽幽默地回應道:“最開心的事情是有人幫我帶孩子了,最不開心的事情,是自己沒孩子帶了?!?/p>

制造“機器大腦”

潘建偉院士問陳云霽:“既然機器能快速學習,那能不能直接把機器學到的東西復制進人腦?如果一臺機器經過訓練學到的東西,能不能復制到其他大量的機器中?”

對此,陳云霽表示,科學家現在在神經網絡芯片中操縱的是虛擬的神經元,而不是真實的神經元,要將數據拷貝進人腦,目前還實現不了。不過,現在完全能夠把一臺已經學習過的機器復制到其他的機器中,而且這種復制的成本較低,是比較可行的節省成本的方法。

此外,針對特斯拉創始人馬斯克近期提出的“人工智能和人類的共生體”(AI-humansymbiote),陳云霽認為,這種“人腦的數字化擴展”的外部設備現在還很難做到。他對第一財經記者表示:“這在技術上還非常難,現在人類只能復制大腦中一些比較粗淺的信息?!钡钦雇磥硎昴X機接口的發展,他表示:“這倒有可能,現在很多人都在做這方面的嘗試?!?/p>

對于人工智能未來發展的路徑,陳云霽和陳天石都認為,隨著社會逐漸從信息時代過渡到智能時代,人工智能芯片將是支撐智能計算不可或缺的載體。復雜的深度學習網絡計算需求很高,需要有更多更強大的計算資源。

GPU是作為目前主流的人工智能計算平臺,由于其基本框架結構并不是為人工智能所設計的,因此效率受到很多限制。而FPGA雖然迭代快,但從計算速度和能耗比來說,和專用的人工智能芯片相比仍然有差距。陳天石在近期接受采訪時透露:“目前還有很多公司和高校也在引用跟蹤我們前期的成果,研制深度學習專用的ASIC,比如谷歌TPU?!?/p>

他說道:“上個世紀以來,美國信息技術快速發展,涌現出Intel為代表的一系列偉大的芯片公司,驅動人類社會從工業時代過渡到信息時代。近年來,隨著人工智能技術和腦科學的加速發展,以智能手機、智能駕駛、智能制造和機器人為代表的智能技術開始逐漸成熟。人類社會正處于從信息時代到智能時代的拐點,芯片的使命將從信息時代的計算轉變為支撐機器智能。而寒武紀正是能夠擔當起這一光榮使命的公司?!?/p>

不過英偉達一位專業人士對第一財經記者表示:“寒武紀和英偉達的芯片沒有很強的可比性,因為它是為專門目的而設計的集成電路(ASIC),就好像谷歌的TPU芯片就是為Tensor-flow設計的,會有局限性。而英偉達的GPU具有更大的寬展性,能根據不同的應用需要編程,為不同的算法優化,也能經得起技術升級的考驗等?!?/p>

事實上,由于定制化、低功耗等好處,ASIC正在被越來越多地采用。以目前火爆的比特幣“挖礦”為例,過去都是采用英偉達的芯片,但是英偉達的GPU有一個致命的弱點,就是耗電非常大,“礦工”需要為此支付高昂的電費,這筆費用會稀釋他們的利潤。為此,比特幣“礦工”開始越來越多轉向ASIC專用集成電路,這是寒武紀這類公司的機會所在,另一方面也是對英偉達GPU的威脅。

踏上商業化征程

人工智能當前迅速發展,很大程度上得益于深度學習帶來的提升。深度神經網絡意味著龐大的計算量,快速迭代需要提速。而作為人工智能和新的神經網絡芯片,除了目前集成了百萬神經元的IBM類腦芯片TrueNorth,寒武紀的人工智能芯片DianNao也被列為先進的芯片之一。

但是,神經網絡芯片要走出實驗室,進入市場應用并不容易。卷積神經網絡之父、Facebook人工智能實驗室(FAIR)主人YannLeCun就曾對IBMTrueNorth發表消極評論。

對此,陳云霽兩年前接受采訪時就表示,神經網絡處理器處于“春秋戰國”時期,這個新興領域和通用CPU不一樣,不存在太多歷史積累上的差距?!跋喾瓷疃壬窠浘W絡處理器中國做得還是最早的,完全有領先的可能性?!标愒旗V說道。上個月底,當第一財經記者問道,寒武紀的芯片未來會在哪些行業得到實際的應用時,陳云霽明確表示,未來一兩個月就會有答案。

9月2日,華為在德國IFA展上重磅發布全球首款麒麟970移動計算平臺。雖然沒有公開宣布,但其背后的AI芯片就是來自寒武紀。華為一名高層向第一財經記者表示,華為海思和寒武紀確實是在合作開發。另有媒體爆料,麒麟970整合NPU(NeuralProcessingUnit,神經處理單元)的構想早在五年前就已經開始醞釀。

針對與華為的合作,陳云霽雖然沒有正面回答第一財經記者的問題,但弟弟陳天石曾透露了寒武紀芯片的市場商業化推進:“主要是兩方面:一是終端,二是云端。終端產品就是手機、智能眼鏡、手環等,需要芯片去識別圖像、影音和文字。而在云端,像科大訊飛、曙光這樣知名的云端客戶,都已經是寒武紀的客戶?!?/p>

而陳云霽則坦言:“智能發展到現在,算法上的進步很多,也能解決很多實際應用中的問題,比如模式識別。但這和人們所期望的振奮人心的智能還存在很大的距離?!辈贿^他認為,硬件的研究,尤其是神經網絡芯片,對于人工智能進步,尤其是對于高級智能能力的實現,會有關鍵的作用。

寒武紀有一個非常洋氣的英文名字,叫Cambricon。但是相比來說,寒武紀芯片的名字卻是以非常直白的拼音DianNao來命名代號,讀起來就是中文拼音的“電腦”,有這個接地氣的名字,還要感謝一位法國人。

陳云霽表示,神經網絡處理器這個課題是個中法合作項目,最初他們想起一個類似于“Electricmachine”或者“ElectricBrain”的英文名字。但是當時團隊里一位法國人,來自法國國家信息與自動化研究所(Inria)的研究員OlivierTemam就向他們建議稱,與其取一個平淡的英文名字,還不如反其道而行用中文的拼音來命名,這樣對外國人來說是“外語”,他們反而會覺得十分“洋氣”。

令人驚訝的是,寒武紀團隊成員的平均年齡只有25歲,但是他們中的大多數人都已是芯片設計開發和人工智能研究的“老司機”了。很多骨干成員在校期間已開始從事相關領域的工作。

咨詢公司TracTIca的預測數據顯示,到2025年,與人工智能相關的深度學習芯片組市場收入,將由去年的5億美元飆升至122億美元的規模,復合年均增長率超過40%。

“智能時代遲早要到來?!标愒旗V表示,“每個時代都有其核心的物質載體,比如工業時代的蒸汽機、信息時代的通用CPU,智能時代也將會出現這個核心載體?!?/p>

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