芯片廠商引領(lǐng)廣電的人工智能化

作者/ 任澤坤 上海兆芯集成電路有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展部 項(xiàng)目經(jīng)理 (上海 201203)

摘要：本文從芯片廠商的角度分析人工智能(AI)得以迅速發(fā)展的三大關(guān)鍵要素。并以當(dāng)前AI中最核心的深度學(xué)習(xí)技術(shù)為例，分析其訓(xùn)練和執(zhí)行兩個(gè)階段分別對(duì)硬件的需求，得出GPU和CPU性能在AI應(yīng)用的重要性。隨后介紹了兆芯在GPU和CPU方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及在廣電領(lǐng)域，兆芯憑借自身平臺(tái)優(yōu)勢(shì)引領(lǐng)AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展及推進(jìn)AI應(yīng)用落地的實(shí)際案例。

　　近兩年AI(Artificial Intelligence)可謂是火爆，從AlphaGo到自動(dòng)駕駛，從BAT(百度阿里騰訊)的瘋狂投入到NVIDIA股價(jià)的暴漲8倍，再到遍地開花的AI公司和AI概念。我國政府也順應(yīng)時(shí)代，于2017年7月印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，正式將人工智能產(chǎn)業(yè)提升到國家戰(zhàn)略。

　　很多人都認(rèn)為這些都得益于深度學(xué)習(xí)算法的進(jìn)步和發(fā)展，AI專家吳恩達(dá)曾經(jīng)有過這樣的簡(jiǎn)單比喻：把打造人工智能系統(tǒng)比作造火箭，算法是引擎，數(shù)據(jù)是燃料，能加速則靠的是硬件?？梢姡Ａ康臄?shù)據(jù)、先進(jìn)的算法、高效的硬件是AI領(lǐng)域三大要素。中國作為人口大國，大數(shù)據(jù)方面有優(yōu)勢(shì)，但作為硬件領(lǐng)域的芯片商，特別是中國的芯片商，怎樣參與到這次浪潮中呢?

　　圖1為中國產(chǎn)業(yè)研究院調(diào)查的AI領(lǐng)域中國企業(yè)數(shù)量分布狀況。顯然，芯片/處理器領(lǐng)域的廠商數(shù)量是最少的，原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)榧夹g(shù)門檻太高!不管是AlphaGo還是自動(dòng)駕駛汽車，要想使得任何精妙算法得以實(shí)現(xiàn)，其基礎(chǔ)是硬件的運(yùn)算能力，也就是說，能否發(fā)展出超高運(yùn)算能力又符合市場(chǎng)需求的芯片成為人工智能平臺(tái)的關(guān)鍵一役。

　　眾所周知，深度學(xué)習(xí)是當(dāng)前AI的核心，深度學(xué)習(xí)分為兩個(gè)階段：首先是訓(xùn)練，然后是執(zhí)行。訓(xùn)練階段需要處理海量數(shù)據(jù)的計(jì)算，這是GPU最擅長的工作(得益于超強(qiáng)并行計(jì)算能力)。而在執(zhí)行階段，則需要一顆能夠處理復(fù)雜程序的CPU(以應(yīng)對(duì)各種模型)。所以，強(qiáng)勁的GPU性能+CPU性能是AI應(yīng)用的基石!看到這里，大家都會(huì)想到NVIDIA、AMD、Intel和微軟，但殊不知，有這么一家低調(diào)的中國芯片公司，GPU和CPU技術(shù)都是它的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，并致力于新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，這就是總部位于上海的——兆芯!

　　上海兆芯集成電路有限公司是成立于2013年的國資控股企業(yè)，也是國內(nèi)唯一同時(shí)有X86和ARM產(chǎn)品的芯片公司。 另外，兆芯擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPU，其具有業(yè)界最高的單位面積性能。這些CPU和GPU方面的技術(shù)積累，讓兆芯在AI領(lǐng)域具有很強(qiáng)的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)。

　　以兆芯目前在廣電領(lǐng)域大規(guī)模商用的ZX-2000芯片為例，CPU方面采用了高性能的ARM Cortex-A17核心，其性能領(lǐng)先友商的高端芯片，同時(shí)具有性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)(如圖2)。

　　GPU方面，ZX-2000集成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的圖形處理器，采用64位線程(Elite1000+) 20多年技術(shù)累積，以及多年圖形處理器的發(fā)展。設(shè)計(jì)面積更小，功耗更低，成本更有優(yōu)勢(shì)(如圖3)。

　　強(qiáng)大的CPU和GPU性能，造就了ZX-2000在同級(jí)別競(jìng)品中強(qiáng)大的3D游戲支持能力，同樣滿足VR和AI等當(dāng)前及未來的應(yīng)用需求。

　　事實(shí)上，兆芯作為一家研發(fā)型公司，一直致力于新技術(shù)的預(yù)研和新領(lǐng)域的探索。以廣電行業(yè)為例，兆芯不僅僅是第一個(gè)TVOS大規(guī)模商用落地的芯片廠商，也是第一個(gè)推出整套VR(虛擬現(xiàn)實(shí))360°沉浸式視頻體驗(yàn)方案的廠商，還是第一個(gè)支持VR 三維音方案的廠商。兆芯在鞏固當(dāng)前DVB(數(shù)字視頻廣播)核心業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，憑借著多年的技術(shù)積累及強(qiáng)勁的硬件平臺(tái)，足以引領(lǐng)廣電行業(yè)的人工智能化浪潮。

　　在廣電領(lǐng)域，AI方面將會(huì)有很寬廣的應(yīng)用空間，諸如以下兆芯的應(yīng)用案例。

　　1.人臉檢測(cè)與識(shí)別。兆芯自主研發(fā)的人臉檢測(cè)和識(shí)別算法，具有速度快，占用資源小的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景：通過人臉識(shí)別的門禁系統(tǒng);電視節(jié)目系統(tǒng)根據(jù)人臉識(shí)別出觀眾，定制化初始界面及個(gè)人愛好的節(jié)目推送等，此功能也可以作為兒童鎖。用戶只需要一個(gè)外接攝像頭，其他事情兆芯芯片統(tǒng)統(tǒng)搞定!其中，基于人臉識(shí)別的門禁系統(tǒng)已經(jīng)有應(yīng)用案例，如圖4。

　　2.圖像識(shí)別進(jìn)行游戲和操作控制。兆芯自主研發(fā)的算法，能夠精確識(shí)別出定制化圖案，并且定位及追蹤圖案所處的位置。通過這種識(shí)別和定位，可以用肢體和移位來進(jìn)行游戲和操作的控制，而無需依靠任何手柄和遙控器。極大提高了參與度和互動(dòng)性并減少外設(shè)成本。此方案兆芯曾在各大展會(huì)多次展示，深受好評(píng)。當(dāng)然，用戶需要的也只是一個(gè)外接攝像頭，其他事情兆芯芯片統(tǒng)統(tǒng)完成，如圖5左圖。

　　3.電視節(jié)目?jī)?nèi)容智能識(shí)別。基于深度學(xué)習(xí)算法的圖像識(shí)別技術(shù)，具有無需聯(lián)網(wǎng)，占用資源小的優(yōu)點(diǎn)，可在不換臺(tái)的情況下預(yù)識(shí)別各個(gè)頻道當(dāng)前播放的主要內(nèi)容。這樣展現(xiàn)在用戶面前的不僅僅是一張節(jié)目單，而是實(shí)實(shí)在在的智能結(jié)果：如頻道1在播放賽車，頻道2在播放足球。此功能很有前途并且會(huì)是將來的一個(gè)趨勢(shì)，配合上智能搜索功能，或許你只需告訴電視機(jī)一聲“我想看美食”，電視機(jī)便自動(dòng)挑選出節(jié)目?jī)?nèi)容中有美食相關(guān)的頻道。兆芯已有此應(yīng)用的Demo展示。

　　4.語音識(shí)別及控制。兆芯采用行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的科大訊飛技術(shù)和新興的語音語義識(shí)別軟件Olami，打造基于深度學(xué)習(xí)算法的語音控制應(yīng)用。通過用戶自己的手機(jī)，用語音控制電視節(jié)目的換臺(tái)、音量的增減、菜單的選擇等操作，并已經(jīng)在TVOS 2.0智能廣電系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用(如圖6)。另外，機(jī)頂盒可以作為智能家庭網(wǎng)關(guān)，通過語音進(jìn)行電燈、窗簾和其他智能家居家電的控制，這已經(jīng)在酒店服務(wù)管理系統(tǒng)中有應(yīng)用實(shí)例。

　　5.人機(jī)交互?；谡Z音識(shí)別及語義分析，構(gòu)造可以與人交互溝通的智能系統(tǒng)。應(yīng)用案例：智能音箱(如圖5右圖);廣電TVOS 2.0智能操作系統(tǒng)。

小結(jié)

　　未來的AI技術(shù)將滲入到各行各業(yè)，并深入影響到我們的工作和生活。兆芯作為中國芯片產(chǎn)業(yè)的重要一員，憑借在CPU及GPU領(lǐng)域的多年積累和優(yōu)勢(shì)，將持續(xù)提供更強(qiáng)的硬件平臺(tái)、更優(yōu)異的軟件算法，深入?yún)⑴c廣電行業(yè)的人工智能化，為客戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力、成本優(yōu)勢(shì)、面向未來的整體解決方案。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第10期第23頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。