上周,，百度宣布了自家首款云端AI芯片的進(jìn)展,。一石激起千層浪,，芯片熱潮再次走進(jìn)了人們的視線,。從國(guó)內(nèi)的情況來(lái)看,，中國(guó)目前已經(jīng)涌現(xiàn)出了地平線,、寒武紀(jì),、深鑒科技,、中芯微等一批明星初創(chuàng)企業(yè),。而在國(guó)外，隨著PC芯片需求量下滑,，連續(xù)幾年走下坡路的芯片巨頭英特爾也開(kāi)始了向AI芯片的轉(zhuǎn)型,。此外，互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌,、車(chē)企巨頭特斯拉,、社交巨頭Facebook也紛紛加入了芯片戰(zhàn)場(chǎng)。在人工智能革命的影響下,，一場(chǎng)新的芯片軍備競(jìng)賽即將展開(kāi),。

多年來(lái)，半導(dǎo)體世界似乎已經(jīng)有了一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)：英特爾擊敗了服務(wù)器領(lǐng)域幾乎所有RISC處理器,，讓其x86系列成為了主導(dǎo)者,。而GPU領(lǐng)域起步較晚的英偉達(dá)，在上世紀(jì)90年代就已淘汰了大部分的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,，如今只剩下ATI,、AMD在該市場(chǎng)上仍占據(jù)一小部分份額。

在較新的移動(dòng)領(lǐng)域,，似乎也是一個(gè)這樣的壟斷故事：ARM領(lǐng)導(dǎo)著這個(gè)市場(chǎng),。英特爾曾嘗試用Atom處理器與之競(jìng)爭(zhēng),，但最后還是在2015年選擇了放棄,。

即使這樣，似乎一切又都有所改變,。如今,，AMD重新成為了x86的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）引領(lǐng)了一個(gè)新的利基市場(chǎng),；而人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)也讓芯片市場(chǎng)發(fā)生了動(dòng)蕩,。可以說(shuō),，隨著這些新興技術(shù)的出現(xiàn),，大量的新處理器已經(jīng)到來(lái)。

小智君整理如下：

1,、2016年,，英特爾收購(gòu)創(chuàng)業(yè)公司Nervana Systems進(jìn)入AI芯片市場(chǎng)，隨后又收購(gòu)了Movidius開(kāi)發(fā)圖像處理AI,；

2,、微軟正在為其HoloLens VR ／ AR耳機(jī)開(kāi)發(fā)AI芯片，并有可能在其他設(shè)備中使用,；

3,、谷歌自研了一款用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI芯片——張量處理單元（TPU）,，用于谷歌云平臺(tái)上的AI應(yīng)用程序；

4,、有報(bào)道稱,，亞馬遜正在為其Alexa開(kāi)發(fā)AI芯片；

5,、蘋(píng)果正在開(kāi)發(fā)一款名為神經(jīng)引擎（Neural Engine）的AI處理器,，為Siri和FaceID提供動(dòng)力；

6,、ARM最近推出了兩款新處理器,，專注于圖像識(shí)別的ARM機(jī)器學(xué)習(xí)處理器和ARM物體檢測(cè)（Object Detection）處理器；

7,、IBM正在開(kāi)發(fā)專門(mén)的人工智能處理器,，還從英偉達(dá)獲得NVLink許可，用于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的高速數(shù)據(jù)傳輸,；

8,、即使像特斯拉這樣的非傳統(tǒng)科技公司也希望進(jìn)入這一領(lǐng)域，去年該公司首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克承認(rèn)前AMD和蘋(píng)果芯片工程師Jim Keller （現(xiàn)已離職）將負(fù)責(zé)硬件制造,。

這還是沒(méi)有將初創(chuàng)企業(yè)計(jì)入在內(nèi)的情況,。紐約時(shí)報(bào)稱曾報(bào)道稱，按照不完全統(tǒng)計(jì),，目前專注于芯片領(lǐng)域的初創(chuàng)公司已經(jīng)達(dá)到了45家,。那為什么在芯片制造停滯多年之后，又突然爆發(fā)了呢,？畢竟,，在多數(shù)人看來(lái)，英偉達(dá)的GPU對(duì)AI而言是夠用的,。

答案有點(diǎn)復(fù)雜,，就如人工智能本身。

原因一：投資,、功耗和能效

雖然x86目前仍然是計(jì)算機(jī)的主要芯片架構(gòu),，但它對(duì)于要執(zhí)行高度專業(yè)化任務(wù)的AI來(lái)說(shuō)，還是太普通了,。研究員們對(duì)AI的終極目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)通用的服務(wù)器平臺(tái),，因此，AI需要擅長(zhǎng)一切,。事實(shí)上,，處理AI的實(shí)際任務(wù)與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算或GPU處理是完全不同的，因此研究人員認(rèn)為定制AI芯片是必要的,。

通常情況下,，科學(xué)計(jì)算是以確定的方式進(jìn)行的,。比如，你想知道2加3等于5,，并計(jì)算到所有的小數(shù)部分——x86和GPU做得很好,。但人工智能的本質(zhì)是，在不經(jīng)過(guò)實(shí)際計(jì)算的情況下,，可以學(xué)會(huì)2．5加3．5等于6,。換句話說(shuō)，人工智能的重要之處在于數(shù)據(jù)中的發(fā)現(xiàn)模式,，而非確定性計(jì)算,。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的定義是從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)中汲取教訓(xùn)并改進(jìn)。一旦通過(guò)AI展開(kāi)學(xué)習(xí),，便不會(huì)再需要進(jìn)行重新學(xué)習(xí)了,，這是機(jī)器學(xué)習(xí)的標(biāo)志（人工智能更高定義的一個(gè)子集）。機(jī)器學(xué)習(xí)的核心是用算法解析數(shù)據(jù),，從中學(xué)習(xí)后根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷或預(yù)測(cè),。

比如AlphaGo通過(guò)大量的圍棋比賽來(lái)進(jìn)行自我提升；Facebook的面部識(shí)別技術(shù)經(jīng)過(guò)多年訓(xùn)練學(xué)會(huì)了標(biāo)簽照片,；自動(dòng)駕駛汽車(chē)的AI不是通過(guò)確定的事物來(lái)判斷周?chē)矬w的活動(dòng)路徑,，而是通過(guò)以往的經(jīng)驗(yàn)表示曾有另一輛車(chē)以這種方式行駛。

這種預(yù)測(cè)性問(wèn)題解決的結(jié)果是AI計(jì)算可以通過(guò)單精度計(jì)算完成,。因此,，雖然CPU和GPU都能很好地完成，但它們對(duì)于任務(wù)來(lái)說(shuō)是多余的,。單精度芯片可以承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù),，并在更小，更低功耗的情況下完成,。

毫無(wú)疑問(wèn)，功耗和范圍對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)是一個(gè)大問(wèn)題,，特別是對(duì)人工智能,，因?yàn)橐粋€(gè)尺寸并不能適用于該領(lǐng)域的所有情況。人工智能包含了機(jī)器學(xué)習(xí),，而機(jī)器學(xué)習(xí)包括了深度學(xué)習(xí),，所有技術(shù)都可以通過(guò)不同的設(shè)置部署到不同的任務(wù)中。

“不是每個(gè)AI芯片都一樣,，”英特爾旗下Movidius的營(yíng)銷總監(jiān)Gary Brown表示,。“每個(gè)芯片可以在不同時(shí)間處理不同的智能問(wèn)題,。我們的芯片是視覺(jué)智能,，算法通過(guò)相機(jī)輸入來(lái)從所看到的內(nèi)容學(xué)習(xí),。這是我們的重點(diǎn)?！?br/>

同時(shí),，如果要在人手必備的智能手機(jī)或者AR耳機(jī)上嵌入AI，電源就成了最大的挑戰(zhàn),。英偉達(dá)的Volta處理器可以說(shuō)是人工智能領(lǐng)域的“霸主”,，但功耗高達(dá)300瓦，所以,，用于手機(jī)不現(xiàn)實(shí),。

當(dāng)然，對(duì)專業(yè)化和高能效的追求也不是AI芯片存在的全部原因,。IBM研究員兼IBM Power Systems的開(kāi)發(fā)副總裁Brad McCredie提出了一個(gè)更為明顯的原因：“幾十年來(lái),，IT行業(yè)首次出現(xiàn)增長(zhǎng)，而且是指數(shù)變化,。同時(shí),，預(yù)計(jì)會(huì)有更多資金會(huì)進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，且都是圍繞AI的,。這種情況會(huì)導(dǎo)致大量的VC涌入該領(lǐng)域,。毫無(wú)疑問(wèn)，人們看到了淘金熱,?！?/p>

原因二：一個(gè)全新的生態(tài)系統(tǒng)

專注于人工智能的芯片不是憑空設(shè)計(jì)的，伴隨它們的是處理人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)并行性的新方法,。如果用標(biāo)準(zhǔn)PC的過(guò)時(shí)技術(shù)來(lái)構(gòu)建AI協(xié)處理器,，那就像將法拉利引擎放入了大眾甲殼蟲(chóng)一樣。

英特爾首席技術(shù)官兼Nervana聯(lián)合創(chuàng)始人Amir Khosrowshahi說(shuō)：“當(dāng)人們談?wù)撊斯ぶ悄芎虯I芯片時(shí),，構(gòu)建人工智能解決方案會(huì)涉及很多非AI技術(shù),，比如CPU，內(nèi)存,，SSD和互連等,。讓所有這些發(fā)揮作用很關(guān)鍵?！迸e個(gè)例子,，當(dāng)IBM為關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)Power9處理器時(shí)，使用了英偉達(dá)的高速NVLink進(jìn)行核心互連,。

不過(guò)硬件本身不能在機(jī)器學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí),，軟件起著重要作用。事實(shí)上,，現(xiàn)在硬件和軟件正在并行的軌道上發(fā)展,，目的是支持新型AI芯片及其使用浪潮,。開(kāi)發(fā)了CUDA編程語(yǔ)言（CUDA允許開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)應(yīng)用程序并使用英偉達(dá)GPU進(jìn)行并行處理）的前斯坦福大學(xué)教授Ian Buck指出在英偉達(dá)，軟件和硬件團(tuán)隊(duì)的規(guī)模大致相同,。

對(duì)Buck來(lái)說(shuō),，人工智能代表一種新型計(jì)算的原因之一，是因?yàn)樗鼧?gòu)成了硬件和軟件之間的一種新型關(guān)系,?！拔覀儾恍枰紤]向后兼容，我們正在重新設(shè)計(jì)處理這些任務(wù)的處理器并與軟件一起運(yùn)行,?！?/p>

一場(chǎng)各懷“芯”思的軍備競(jìng)賽

如今，在AI芯片領(lǐng)域有很多潛在的開(kāi)發(fā)商,，面臨的最大問(wèn)題是有多少可以進(jìn)入市場(chǎng),，有多少會(huì)保留給供應(yīng)商，還有多少會(huì)被淘汰,。畢竟,，現(xiàn)在多數(shù)AI芯片仍是空頭支票。

很多設(shè)計(jì)AI芯片的非CPU制造商,，如谷歌,，F(xiàn)acebook和微軟等，似乎都在正在針對(duì)自己的產(chǎn)品研發(fā)定制芯片,，而且很可能不會(huì)將之推向市場(chǎng),。對(duì)擁有數(shù)十億美元收入的他們來(lái)說(shuō)，有資本投入到定制芯片的研發(fā)中,，也無(wú)需立即得到回報(bào),。因此，用戶可能會(huì)依賴谷歌的TPU作為其谷歌云服務(wù)的一部分,，但卻不會(huì)直接銷售,。這也是Facebook和微軟想要的。

至于其他芯片,，肯定會(huì)上市,。英偉達(dá)最近宣布推出三款面向智能機(jī)器人的芯片Jetson Xavier，全球首款專為機(jī)器人設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī),。與此同時(shí)，英特爾承諾其代號(hào)為Spring Crest的首款商用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專用人工智能芯片將在2019年發(fā)布,。

但所有參與者都能存活下來(lái)嗎,？“未來(lái)，我們會(huì)看到人工智能的進(jìn)化過(guò)程,，”Gary Brown說(shuō),?！叭绻朐跀?shù)據(jù)中心使用AI，就需要一個(gè)芯片,。我們可能會(huì)看到不同的芯片有不同的優(yōu)勢(shì)被集成到CPU中,。或許,，我們還有可能看到具有多種功能的芯片,。”

是不是覺(jué)得這種發(fā)展有點(diǎn)似曾相識(shí),？其實(shí),，AI芯片的發(fā)展在某些方面可以與過(guò)去芯片的演變相匹配——從高度專業(yè)化和眾多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手開(kāi)始，到一些產(chǎn)品贏得關(guān)注,，最后一些市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者兼?zhèn)涠囗?xiàng)功能,。三十年前，80386是首屈一指的桌面芯片,，之后是80486,，最后CUP逐漸獲得了安全擴(kuò)展功能，發(fā)展成了GPU,。

因此,，與其他所有技術(shù)一樣，新興的AI芯片行業(yè)當(dāng)前眾多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的局面不會(huì)維持太久,。OTAS的Doris指出,，許多不上市的內(nèi)部使用芯片將成為高級(jí)技術(shù)人員的關(guān)注項(xiàng)目。 Intersect360的Snell表示,，AI芯片初創(chuàng)公司的數(shù)量也會(huì)減少,，“現(xiàn)在有太多的AI芯片創(chuàng)企了，需要被整治,?！笔聦?shí)上，大部分創(chuàng)業(yè)公司都只是希望開(kāi)辟一個(gè)可以吸引大公司對(duì)其進(jìn)行收購(gòu)的利基市場(chǎng)而已,。IBM的McCredie也表達(dá)了同樣的觀點(diǎn),，“我同意，這將是一個(gè)艱難的選擇,，但必須要縮小范圍,。”

或許,，有一天,，這個(gè)新芯片領(lǐng)域看起來(lái)與舊芯片領(lǐng)域別無(wú)兩樣——x86，英偉達(dá)GPU，ARM等,。但就目前而言,，這場(chǎng)AI芯片競(jìng)賽已經(jīng)脫離了起跑線，并且其眾多參賽者都打算繼續(xù)堅(jiān)持下去,。

文 ｜ 人工智能觀察