中國(guó)首款嵌入式神經網絡處理(lǐ)器誕生(shēng)

 

“星光(guāng)智能一号”中國(guó)首款嵌入式神經網絡處理(lǐ)器芯片誕生(shēng)

“星光(guāng)智能一号”芯片和主闆

    朝華傳媒認爲，國(guó)家的發展就(jiù)是朝着更大(dà)的目标邁進。做中國(guó)自(zì)主研發品牌是一個漫長的過程，在研發過程中會遭遇無數的坎坷和挫折，但(dàn)隻要具備堅定的信念朝着目标發展就(jiù)會有好的結果。中國(guó)首款嵌入式神經網絡處理(lǐ)器（NPU）誕生(shēng)，标志着我國(guó)在神經網絡處理(lǐ)器領域的研究和開發上取得(de)了重大(dà)突破。

    6月20日(rì)下午，中星微“數字多媒體(tǐ)芯片技術(shù)”國(guó)家重點實驗室在北京宣布，經過五年(nián)多努力，中國(guó)首款嵌入式神經網絡處理(lǐ)器（NPU）誕生(shēng)，全球首次成功應用于嵌入式視頻監控芯片并于今年(nián)3月6日(rì)實現量産。

    “數字多媒體(tǐ)芯片技術(shù)”國(guó)家重點實驗室執行主任張韻東表示，該成果的發布标志着我國(guó)在神經網絡處理(lǐ)器領域的研究和開發上取得(de)了重大(dà)突破；在基于“數據驅動并行計(jì)算”架構的深度學習人(rén)工(gōng)智能領域達到國(guó)際先進水平；使我國(guó)視頻監控行業發展由模拟時代、數字時代跨入智能時代，實現産業化并促進整體(tǐ)水平提升，在全球确立領先地位。

    何爲深度學習？NPU颠覆了什麽？

    深度學習，是源于對生(shēng)物人(rén)腦機(jī)理(lǐ)的仿生(shēng)學研究而形成的一種人(rén)工(gōng)智能算法。作(zuò)爲深度學習神經網絡的一種，卷積神經網絡CNN 算法，已成爲當前人(rén)工(gōng)智能機(jī)器視覺領域的研究熱(rè)點。

    1997年(nián)的首次人(rén)機(jī)大(dà)戰中，IBM“深藍”憑借超級計(jì)算戰勝人(rén)類。而在今年(nián)備受關注的AlphaGo與李世石的人(rén)機(jī)大(dà)戰中，AlphaGo則是依靠模仿人(rén)腦的深度學習神經網絡“巧勁”而擊敗人(rén)類，它并不是勝在算法上。不過，AlphaGo背後是幾十台超級計(jì)算機(jī)和服務集群，下一盤棋要花費3000美金電費。

    現在人(rén)們關心的是，不使用這些裝備的嵌入式機(jī)器也能具備這些人(rén)類智慧嗎(ma)？深度學習系統能小型化嗎(ma)？能夠用于嵌入式系統之中嗎(ma)？

    張韻東介紹說(shuō)，NPU是針對CNN的算法模型特性而專門(mén)設計(jì)的一款神經網絡處理(lǐ)器。NPU采用了“數據驅動并行計(jì)算”的架構，徹底颠覆了傳統的馮諾依曼架構。這種數據流（Dataflow）類型的處理(lǐ)器，極大(dà)地提升了計(jì)算能力與功耗的比例，特别擅長處理(lǐ)視頻、圖像類的海量多媒體(tǐ)數據，使得(de)人(rén)工(gōng)智能在嵌入式機(jī)器視覺應用中可(kě)以大(dà)顯身(shēn)手。

    據悉，NPU支持Caffe、TensorFlow等多種神經網絡框架, 支持AlexNet、GoogleNet等各類神經網絡。也就(jiù)是說(shuō)，目前關于深度學習的前沿算法都(dōu)可(kě)以在這款嵌入式芯片上運行。

    搭載“星光(guāng)智能一号”芯片的攝像頭有何不同？

    目前，這款基于NPU的視頻監控芯片“星光(guāng)智能一号”已成功在視頻監控領域實現産業化，并可(kě)廣泛應用于智能駕駛輔助、無人(rén)機(jī)、機(jī)器人(rén)等嵌入式機(jī)器視覺領域。

    從(cóng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，傳統的攝像頭芯片隻有編解碼器，沒有NPU神經網絡處理(lǐ)器，而“星光(guāng)智能一号”則創造性地集成了NPU到編解碼器中。

    在對比演示中可(kě)看(kàn)到，具有神經網絡學習能力的攝像頭在抓拍(pāi)車輛(liàng)過程中，可(kě)第一時間發現問(wèn)題，在前端完成信息采集，并把信息保留在視頻碼流裡(lǐ)，這些信息可(kě)直接通知到需要聯動的設備或單位，其效率、實時性、準确度非常高。而普通攝像頭卻隻能把采集到的數據送到後端服務器處理(lǐ)，處理(lǐ)完畢後再把結果送至報警器等相(xiàng)關聯的設備。

    “傳統攝像頭隻是一個眼睛，把看(kàn)到的内容拍(pāi)下來(lái)、錄下來(lái)，現在在錄下來(lái)的同時，它可(kě)以告訴你(nǐ)在某個時間點發現了一輛(liàng)車，車牌号是多少，車身(shēn)顔色是什麽，車在哪個路(lù)口進行了右轉，這些智能信息都(dōu)會嵌入到碼流裡(lǐ)，在錄像裡(lǐ)就(jiù)能發現。”張韻東指出，這是搭載這款芯片的攝像頭最大(dà)的不同之處，這會引起整個安防監控行業跨入一個新的時代，即從(cóng)過去(qù)的模拟時代、現在的數字時代，進入下一個智能時代。

    智能時代的安防監控 應用價值有多大(dà)？

    智能時代不僅僅是智能攝像頭替換IP攝像頭那麽簡單。張韻東解釋說(shuō)，這些攝像頭都(dōu)是帶有大(dà)腦的“眼睛”，它能夠做智能識别，然後把感興趣的事(shì)件(jiàn)以數字标簽的方式錄到視頻的碼流裡(lǐ)，如(rú)果要查找某個信息，不用依賴人(rén)工(gōng)的方式一點一點觀看(kàn)視頻，可(kě)以在後台做智能檢索。

    “它就(jiù)像一個成長的小孩一樣，它的智商是不斷增長的，通過學習訓練，可(kě)以讓它的識别能力和識别種類逐漸增加。”張韻東指出，隻要不斷給它增加學習的樣本，它的識别率就(jiù)會不斷提升，随着算法升級，識别的類型也會同步增加。

    視頻監控行業如(rú)果從(cóng)當前的數字時代邁入智能時代，其背後蘊藏的應用價值充滿想象力。

    張韻東展望說(shuō)，當全國(guó)的攝像頭組成一張網後，就(jiù)會形成巨大(dà)的數據庫，如(rú)果對這些數據進行深度挖掘，可(kě)能會得(de)到非常有價值的結論。比如(rú)，哪個路(lù)口車流量比較大(dà)，哪家商店(diàn)客戶的目光(guāng)比較集中，這些高級智慧信息能夠借助大(dà)數據和人(rén)工(gōng)智能這兩大(dà)技術(shù)挖掘出來(lái)，這些結果會改變整個産業鏈的架構。

    後摩爾定律時代的創新之路(lù)怎麽走？

    “随着逐步逼近香農定理(lǐ)、摩爾定律的極限，面對大(dà)流量、低延時的理(lǐ)論還(hái)未創造出來(lái)，華爲已感到前途茫茫，找不到方向。”在5月30日(rì)召開的全國(guó)科(kē)技創新大(dà)會上，華爲公司創始人(rén)、總裁任正非談到了華爲目前遭遇的困惑。

    實際上，這不是華爲一家企業面臨的困惑。面對未來(lái)信息處理(lǐ)性能的不斷提升需求，如(rú)何找到一條後摩爾定律時代的創新之路(lù)，業界存在不同觀點。有人(rén)主張繼續推進摩爾定律，繼續在新型材料、工(gōng)藝制程和器件(jiàn)結構上努力。也有人(rén)主張通過SoC将數字電路(lù)、模拟電路(lù)、存儲器甚至射頻電路(lù)集成在一顆芯片裡(lǐ)，以實現更多的功能，或通過SIP采用多芯片堆疊的方式，将多顆裸芯片封裝在一起。

    “NPU其實是解答這個困惑的一塊引玉之磚。”張韻東說(shuō)，面對摩爾定律的盡頭，中星微給出了全新的技術(shù)路(lù)線：智能摩爾之路(lù)（Intelligent Moore）。其内涵是，雖然物理(lǐ)層面和信号層面都(dōu)受到物理(lǐ)規律的制約，但(dàn)在信息層面的技術(shù)創新還(hái)遠(yuǎn)沒有達到極限。如(rú)何進一步借鑒人(rén)腦智慧機(jī)制，研究新型人(rén)工(gōng)智能計(jì)算方法，進一步提升信息處理(lǐ)的性能功耗價格比，可(kě)能是下一次信息革命的關鍵。

    中國(guó)自(zì)主研發首款嵌入式神經網絡處理(lǐ)器的誕生(shēng)，對中國(guó)制造企業的發展起到推動作(zuò)用。想做到世界級的品牌關鍵還(hái)在于企業的産品品質要做到精、強、好，更需要企業長期做企業品牌推廣戰略。中國(guó)制造的首款嵌入式神經網絡處理(lǐ)器是一次突破性的發展。以後還(hái)會有更多的中國(guó)制造産品推出并走向世界。