什么是AI芯片?
数据显示,2017年芯片市场总收入超过4000亿美元,预计2018年还将继续增长。
随着嵌入式AI芯片各种智能终端设备应用的增加,一般的处理器已经无法满足终端设备智能特性的需求,所以越来越多的芯片制造商开始侧重开发AI芯片,AI芯片初创公司也越来越多,大量风投正涌入AI芯片市场,整个AI芯片市场正蓬勃发展。
AI芯片也被称为AI加速器或计算卡,即专门用于处理人工智能应用中的大量计算任务的模块(其他非计算任务仍由CPU负责)。
要想了解AI芯片,必须先了解目前AI芯片的主要处理器类型和其应用领域的领先企业。
AI芯片类型CPU(中央处理器)专为通用计算设计,主攻计算和逻辑控制功能,能高效处理单个复杂计算顺序任务,但在大量计算方面表现低能。
GPU(图形处理器)最初是用于图像处理,现已成功应用在AI芯片上。GPU包含数千个内核,能同时处理数千个线程,可并行运行大量计算。
FPGA(现场可编程门阵列)是可编程逻辑芯片,擅长处理短小而密集的数据访问。FPGA芯片允许用户通过微小的逻辑块对电路路数编程,可以处理任何类型的数字函数。
ASIC(专用集成电路)是客制化的特殊规格集成电路,由特定使用者要求和特定电子系统的需要而设计制造,相比FPGA,客制化的ASIC一旦投产就无法更改。
其他芯片类型,如神经网络处理器(NPU),具有模拟人类大脑的体系结构,现在处于发展早期,未来有可能成为AI芯片主流。
当下,专用AI芯片能提供给机器学习技术需要的训练算法和高运行计算能力,其需求正快速增长。
AI芯片应用领域
AI芯片主要有三个应用领域:训练层、云计算层和边缘设备计算层。
1、训练层
数据训练是用算法分析数万亿个数据样本深度学习,并最终对现实世界做出智能回应。目前芯片制造商不仅需要提升处理器性能,还需要提供整个芯片系统—包括硬件,框架和其他支持工具—才能让开发人员缩短AI技术开发流程。目前来说,NVIDIA和谷歌等公司是AI芯片数据训练应用的领先企业。
NVIDIA是数据训练的先行者,其开发人员研发了GPU的并行计算架构可以加速深度学习训练过程。NVIDIA借此契机转攻AI,并开发了一种专注于深度学习加速的新GPU架构Volta,这种GPU现已广泛用于机器学习算法训练,NVIDIA由此而在硬件数据训练市场中占有一席之地。
谷歌已开发出TPU(Tensor Processing Units)和NVIDIA相竞争,TPU是专为深度学习和Google的TensorFlow框架而设计的一种ASIC。谷歌表示,其TPU可提供180万亿次浮点运算性能,是NVIDIA最新数据中心GPU Tesla V100的六倍。基于AlphaGo和数百万用户的云服务,谷歌未来将在数据训练市场上拥有巨大潜力。
2、云计算层
一个成熟的机器学习模型,要想应用在AI领域(如图像识别或机器翻译),其设计过程极其复杂,而一般的推理计算密集度过高而无法应用在边缘设备上,所以在AI应用领域采用云计算是必须的。
数千人同时使用一个应用程序时,云服务器的功能需要足够强大才能支撑复杂的运算。FPGA擅长处理低延迟和计算密集型任务,允许云服务公司修改芯片,所以FPGA芯片可以成为云服务器功能需求的首选。现在很多传统芯片制造商,云服务供应商和初创公司已经在寻找开发FPGA解决方案。
英特尔是开发异构计算技术的公司之一。2015年英特尔收购了芯片制造商Altera升级其FPGA技术,现已开发出用于深入学习云计算的CPU + FPGA混合芯片,这种混合芯片具备两种处理器的优势,不仅可提供计算能力,而且还有高内存带宽和低延迟的特性。微软已采用这种技术加速其Azure云服务。
国内科技巨头腾讯也是云服务提供商,目前正在开发FPGA解决方案支撑云计算,已经为其云服务云虚拟机开发了中国首个“FPGA云计算”服务。同基于CPU的云服务器相比,FPGA集成CVM能为HPC应用程序和深度学习开发提供更好的计算能力。使用了云端访问的FPGA便不再需要购买硬件,降低了AI应用程序的开发成本。此外,腾讯也正在开发商业用途的第三方AI应用程序。
3、边缘计算层
随着智能手机、传感器、可穿戴设备以及智能家电等设备走向物联网化,会产生海量数据,而现有云计算带宽和计算资源还无法高效处理庞大的数据。所以,在网络边缘端处理源数据,筛选出有效信息并传输到云端将成为一种新的计算模型,这种方式能有效降低云中心的网络带宽和计算负载。
此外,近几年来芯片体积逐渐缩小到几乎可以嵌入任何设备,边缘计算也就变得更加可行。像无人机、机器人、VR和AR沉浸式体验设备,自动驾驶汽车等未来都需要特定的AI硬件支持,为了满足不同设备的需求,许多初创公司正在推出自家ASIC芯片,而且大芯片制造商也在处理器中增加了AI功能。
比如国内手机和处理器生产商华为,就在尝试集成AI芯片来提升其系统芯片性能。华为采用了寒武纪的NPU,并推出了其旗舰智能手机Mate 10的SoC Kirin 970,这种AI芯片集成让手机相机的图像处理功能更强大。
AI的发展必然会带动芯片市场的变化。算法开发框架随时都在更新变化,即使是像英伟达和谷歌这样目前引领着训练层市场的公司也随时可能会面临新的竞争。此外,越来越多的AI应用程序正在开发中,整个云计算市场不断增长,云服务提供商之间的竞争也将会加剧。当然边缘计算市场也是现在和将来大公司们和创业公司竞争激烈的区域。(编译:Sharon)
文章来源:
https://medium.com/syncedreview/tracking-the-transforming-ai-chip-market-bac117359459
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手机上的AI技术到底是什么?有什么用?
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今年各大手机的发布会,除了全面屏以外,最频繁出现的当属AI。从目前的热度来看,下半年的手机发布会还会频繁提及到这个词。在这里,尼古拉斯·教授大胆地预言一下,再过不久,AI将会成为智能手机的标配。
那么,到底什么是AI?AI加持的手机,到底有什么不一样?都给我们带来了什么?今天教授就来解答一下疑惑。
关于AI
AI(Artificial Intelligence)就是人工智能,通俗理解就是模拟人的意识、思维的信息过程。人工智能不是人的智能,但能像人那样思考、也可能超过人的智能。
关于AI的行情
目前关于AI的划分,大致可以分为三大类型。
▼AI芯片加持
代表:麒麟970
我们最熟悉的AI芯片应该是华为海思推出的首款集成NPU的麒麟970处理器,集成AI专用的运算单元NPU,不占用其他硬件资源。在某些AI应用处理中,让更多的CPU、GPU资源腾出来处理其它应用。而骁龙845的AI则是在终端异步运算数据,简单的说就是在现有架构中集成AI算法。
▼摄像头AI
代表:谷歌
谷歌主要是主打AI算法和云计算。在谷歌各种穿戴、家庭以及移动设备上可以得到充分的体现。没有专属的AI芯片,而是利用算法和AI图像处理单元完成了动态模糊摄影等摄影能力的补偿。
▼带AI算法的APP
代表:美颜相机
在APP里加入一些AI算法相对于前两者来说是既省钱又快捷。通过人脸和人体轮廓、场景识别、自动虚化背景,美颜相机、美图相机就是这样来实现拍照的。最近新发的vivo NEX也开始尝试将人工智能覆盖到第三方APP。
关于AI在手机中的应用
手机上关于AI的应用,可以简单分为三类,人机交互、人脸识别、美化拍照。
▼交互体验
目前应用比较广泛的就是语音助手,语音翻译,智能定位等。像Siri,Cortana和小爱等就属于AI的智能语音助手。不过,智能语音只是一种简单的AI运用,所以在人机交互上其实还有很大的发展空间。
▼人脸识别
AI之前,手机的人脸识别是通过相机硬件+系统软算法来实现的。AI加入后,通过数以亿计的计算方法来记住并熟悉人脸特征,还可以详细记录你日常的行为习惯来分析你是不是手机的主人。
▼美化拍照
AI技术的加持,可以直接检测和获取被摄物体的光线、局部细节、色彩等信息,让AI生成网络,再进行深度强化学习,对被摄体进行全面详细地分析,最后生成决策;再针对被摄体的特征进行更深层次的优化,从而获得不一样的效果图,使得人像更加清晰柔和,背景更虚化美丽,风光更锐利有层次,光线过渡更自然和谐。
AI拍照其实是简化人工操作,通过智能识别上百种拍照场景,实时优化调校,让新手也能拍出大片的效果。
关于AI,你是怎么看的?你觉得AI加持的手机是噱头还是科技的落地,欢迎到评论区畅所欲言,一吐为快。
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