嘉楠做邊緣AI芯片的理念：讓“AI”成為AI

　　王瑩 （《電子產(chǎn)品世界》，北京 100036）

　　摘要：在“2019世界半導(dǎo)體大會(huì)”上，嘉楠科技創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官張楠賡先生發(fā)表了題為“讓‘AI’成為AI”的演講，并在會(huì)后接受了電子產(chǎn)品世界記者的采訪。他認(rèn)為真正的AI不僅局限于圖像處理，而且應(yīng)該兼具視聽等多種感官能力。另外，邊緣側(cè)AI之所以沒有普及，因?yàn)锳I芯片在成本、能耗、算力、通用性等方面仍有不足，只有足夠輕量化、低功耗才能落地。再有，AI芯片的生態(tài)打造也很重要。

　　關(guān)鍵詞：AI；芯片；圖像；音頻

　　1 讓“AI”成為AI

　　從2016年AlphaGo一戰(zhàn)成名以來，沉寂了60年的AI搖身一變成為“未來”的代名詞。自動(dòng)駕駛、智慧城市、智能家居等一系列新概念點(diǎn)燃了人們對(duì)于AI的想象。但另一方面，實(shí)現(xiàn)真正的AI仍存挑戰(zhàn)。

　　AI的通用性首當(dāng)其沖。當(dāng)下AI產(chǎn)業(yè)的突破仍處于單點(diǎn)突破期。由于應(yīng)用背景明確、數(shù)據(jù)積累豐富，在翻譯、圖像檢測(cè)等一些特定的領(lǐng)域里，AI的能力已經(jīng)超越人類。但是，真正的AI通用芯片應(yīng)該具備視、聽、觸等多種能力，而不是單獨(dú)針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化。因此，就像人一樣，需要各種傳感器同時(shí)起作用，這樣帶給用戶的體驗(yàn)才會(huì)更好。

　　總體上，AI的算法有一定的共通性。盡管IoT（物聯(lián)網(wǎng)）領(lǐng)域是個(gè)性化和碎片化的，如果把這些碎片化的領(lǐng)域集合在一起，發(fā)揮通用芯片和算法的優(yōu)勢(shì)，這樣可以確保在有限的投入下，產(chǎn)出更多AI應(yīng)用。而AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）的關(guān)鍵，恰恰在于AI在邊緣側(cè)設(shè)備的落地。

　　2 邊緣側(cè)AI需要輕量化和低功耗

　　目前的AI按應(yīng)用場(chǎng)景主要分為兩種：訓(xùn)練和推理。不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)芯片的設(shè)計(jì)提出了不同要求。具體而言，算法訓(xùn)練由于對(duì)算力要求高，多部署于云端。與之相反，數(shù)據(jù)推理則更多發(fā)生在邊緣側(cè)，因此芯片設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)兼具低功耗和輕量化。

　　為此，嘉楠科技于2018年9月6日發(fā)布了針對(duì)于邊緣側(cè)的AI芯片——堪智K210。該芯片采用了先進(jìn)的28 nm工藝，配置RISC-V 64位雙核CPU。K210有完全自主研發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器IP，同時(shí)具備機(jī)器視覺和語音識(shí)別能力，可以在超低功耗下進(jìn)行高速卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）計(jì)算。

　　在機(jī)器視覺方面，基于CNN的目標(biāo)檢測(cè)和圖像分類任務(wù)，以及人臉檢測(cè)和人臉識(shí)別，多分類物體檢測(cè)與識(shí)別等，K210都可以獨(dú)立、實(shí)時(shí)的獲取多種被檢測(cè)目標(biāo)的大小與坐標(biāo)，并標(biāo)識(shí)出被檢測(cè)目標(biāo)的種類。

　　3 8通道音頻功能的挖掘

　　除了機(jī)器視覺能力外，K210的一大特色是還具備機(jī)器聽覺能力。該芯片上帶有支持8通道高性能麥克風(fēng)陣列的音頻處理硬件，可以進(jìn)行硬件加速的實(shí)時(shí)聲源定向與波束形成，無需占用主CPU資源。一顆芯片就可以實(shí)現(xiàn)聲源定向、聲場(chǎng)成像、波束形成、語音喚醒、語音識(shí)別等機(jī)器聽覺功能。

　　那么，音頻在此的目的是什么？主要是為了有更遠(yuǎn)的拾音距離，一般2個(gè)麥克是三四米的拾音距離，4個(gè)麥克風(fēng)是5米，8個(gè)是6米左右。此外，8麥克風(fēng)還有一些特殊應(yīng)用，例如做林業(yè)病蟲害防治的害蟲識(shí)別，這是和百度、林業(yè)大學(xué)合作的一個(gè)項(xiàng)目，方法是把麥克風(fēng)扎到樹里，聽蟲子嗑樹的聲音。這需要多組麥克風(fēng)設(shè)備扎到樹里。嘉楠的方案是一個(gè)40 mm見方的模塊，做了防水的處理。利用圖像分類、檢測(cè)的方法，去“看”視野里是否有特定的害蟲。這種方案的應(yīng)用前景十分廣闊，因?yàn)橹袊?guó)的森林很多，還有廣大的農(nóng)田，這種方案可以大大減少人力投入。

　　4 未來：共建AIoT“芯”生態(tài)

　　事實(shí)上，邊緣側(cè)AI芯片業(yè)態(tài)尚未成熟，各家廠商也都處于摸索階段。嘉楠對(duì)于芯片生態(tài)的商業(yè)想象很豐滿，已做了很多嘗試，不僅局限于芯片，而是以芯片為落點(diǎn)，延伸至開發(fā)板、算法以及邊緣側(cè)的解決方案等。

　　嘉楠向外與AI廠商建立合作關(guān)系，通過合作補(bǔ)齊算法和數(shù)據(jù)，同時(shí)也為自身的芯片尋找更多落地場(chǎng)景。兼容性上，嘉楠也推出了第一代模型轉(zhuǎn)換工具，可以將英偉達(dá)等主流企業(yè)的軟件遷移到芯片中，對(duì)于開發(fā)者更為友好。

　　目前，K210的方案已用于智能門鎖、智能抄表等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。合作伙伴可以通過嘉楠的SDK（軟件開發(fā)包）等開發(fā)出更多產(chǎn)品。嘉楠希望和合作伙伴一道，構(gòu)建共贏格局的AIoT商業(yè)生態(tài)。

　　5 結(jié)論

　　嘉楠的K210芯片在某種程度上代表了嘉楠對(duì)于AI的思考。真正的AI不僅局限于圖像處理，還應(yīng)該兼具視聽等多種感官能力。邊緣側(cè)AI之所以沒有普及，因?yàn)锳I芯片在成本、能耗、算力、通用性、生態(tài)等方面仍有不足，只有足夠輕量化、低功耗的AI芯片才能落地于邊緣側(cè)設(shè)備。生態(tài)也是重要一環(huán)，需要芯片廠商一方面從芯片廠商延伸至開發(fā)板、算法以及邊緣側(cè)的解決方案，同時(shí)向外與AI廠商建立合作關(guān)系。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第7期第19頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處