人工智能经历了几十年的发展,从最开始的专家系统,到如今已在各个领域得到广泛应用的大模型,其发展经历了至少三次大起大落,而到今年年初,突然爆火的ChatGPT又成功地将人工智能带往了一个新的高度。
“在某种程度上,人工智能已经代替或者超过了人类的智力水平。但是在这样一个人工智能的新航海时代,AI是不是只存在于云端,只存在于数据中心、大算力服务器上的精英们的玩具呢,还是真正能够影响到我们每个人的日常生活?” 2023国际集成电路展览会暨研讨会——全球CEO峰会上,爱芯元智创始人、董事长兼CEO仇肖莘博士从这一思考出发,开启了“边缘智能:共赴普惠AI的星辰大海”的主题演讲。
爱芯元智半导体(宁波)有限公司创始人、董事长兼CEO仇肖莘博士
“在爱芯看来,人工智能是一个分级式或分布式的存在,从存在于数据中心的通用人工智能,如Chat GPT;到边缘智能——存在于一个工厂或者一个楼宇的边缘服务器上;再到我们日常生活遇到的各种情况,比如最典型的人工智能应用——智能驾驶汽车、无人机等智能设备。事实上,人工智能已经切实地深入到每个人的日常生活中。” 仇肖莘表示。
仇肖莘认为,感知是将物理世界数字化的过程,而视觉是其中非常重要的组成部分,人类80%的信息通过视觉接收,我们存在于互联网上的绝大部分信息,也是通过视觉传感器,把接收到的环境信息数据化,然后传输到服务器、数据中心上的,所以视觉是连接数字和物理世界的桥梁。而对于边、端侧而言,则需要边缘计算的芯片来对感知到的信息进行处理,指导计算机做出相应的动作。正因如此,感知和边缘计算的市场可达百亿甚至万亿级别,事实上,爱芯元智自2019年成立以来,也一直专注于设计感知与边缘智能的芯片。
故事回到四年前,爱芯元智对于人工智能芯片的布局,从智慧城市和视觉感知芯片开始。
“在视频芯片方面,大家可能会有一个疑问:各种摄像头已经存在了十几年二十年了,摄像头这么成熟的行业还有什么机会?” 仇肖莘说道。
正如同手机市场从功能机向智能机的转化,智能视觉芯片这个领域从2019年开始,也经历着相似的转变。传统的摄像头,最初的演变趋势是追求高清化,比如不断的追求更高的分辨率,从200万分辨率提高到了400万。而当高清化达到一定水平后,智能化则是其新的演化方向。以前的摄像头只有单一的摄像功能,各种影像数据必须上传到云端进行处理,而随着智能化尤其是边缘智能的演进,AI已经从云端逐渐下沉到各种设备中,在边端侧拥有了可观的算力,可以实现非常多的智能应用。
仇肖莘表示:“这对视频芯片来说是非常好的机会,从看得见变成看得清,最后还要看得懂。”
2021年爱芯元智开始切入智能驾驶市场,看似跨度很大,实际上智能驾驶与智慧城市拥有相通的底层技术逻辑,智能驾驶基础就是视觉+毫米波雷达,这也是爱芯元智一体两翼战略布局的直观体现,其背后蕴藏着巨大的市场机遇。
在爱芯元智看来,最基础的L2级自动驾驶,可能只需要5T的算力,需要一个摄像头+一个毫米波雷达,来实现基本的自动跟车、测距、自动刹车等功能。而随着智能驾驶往更加智能方面发展,到了L2+阶段,为了实现如熟路模式的智能驾驶,算力的需求就变为20T左右,以及更多的摄像头和雷达。再往上到L3阶段,像是现在“新势力们”比较成熟的城区NOA(自动辅助导航驾驶)技术,所需要的算力就到了100T左右,需要11个摄像头,再加上大概五到六个毫米波雷达。而随着自动驾驶的继续发展,其所需要的算力自然会越来越大,所需要的传感器数目也会越来越多,市场也就可预见地被不断扩展。
在爱芯元智市场洞察中,机器人代表未来。仇肖莘在演讲中表示,当下机器人的市场正处于爆发的早期,正在逐渐从工业应用,进入到普通人的日常生活中。而随着技术的完善和成本的下降,智能机器人作为一个巨大的To C市场,对芯片公司来说,同样潜力无限。
当然,今天的机器人应用虽然看似种类繁多,却远远没到普及的阶段。从最早产线上的机械臂,到能够搬货架的小车、酒店的服务机器人、割草机器人,都属于简单机器人,仅需要单线的激光雷达或者摄像头,做路径规划的工作。
但随着特斯拉具身智能机器人雏形的出现,智能机器人市场的发展已经能够看到曙光。仇肖莘认为:“这个具身机器人虽然还是雏形,但我们已经看到它的可能性了。我认为,在不远的将来,机器人一定会以某种形态进入到千家万户,从今天开始,我们就需要为机器人进入家庭做准备。”
AI-ISP,ISP即是图形处理的子系统,爱芯元智是业内第一个把人工智能的方式引入到ISP处理的企业,这一原创技术能够让图像处理的质量得到质的提升。
AI引入到ISP最核心的功能就是AI降噪,成像的效果跟噪声紧密相关,噪声去除得越干净,成像的效果也就越好。自从有了成像ISP之后,过去的几十年,成像的效果已经达到了相当高的水平,但仍旧存在着痛点:
一是暗光场景的成像,夜间等暗光条件下无论是拍照还是拍摄视频,所呈现的画面都是非常模糊,且很难看清楚具体的细节。
二是高动态,动态范围比较大时的成像也极具挑战,例如夜间行车时,周围都是黑暗场景,但对向车辆突然开启了远光灯,这时候所有的成像系统都有可能被覆盖掉。
爱芯元智通过将AI引入ISP,用人工智能深度学习的方式学习传感器的噪声特性,在后续的处理当中,就能够把每个像素的噪声去掉,大幅提升信噪比。
仇肖莘举了两个比较简单的示例,一是搭载爱芯元智影像芯片的头部手机旗舰款,在开启夜景模式后拍摄的清晰画面;二是搭载爱芯元智智能视觉芯片的摄像头,在午夜动物园拍摄动物夜间聚会画面,真正做到黑夜如白昼。
而将AI-ISP应用于汽车的电子外后视镜上时,不但能解决普通后视镜视野较窄的问题,同时能大大提高夜间的成像效果。
爱芯元智的混合精度NPU同样完全自研,它的实现能够让AI运行的效率得到大幅度的提升,是爱芯元智入边缘计算大算力时代的一个基础。
爱芯通元混和精度NPU采用爱芯元智全新的自研架构,在研发过程中,进行了应用、算法、芯片的协同设计,通过减少数据搬运,在一定程度上减小了内存墙和功耗墙的阻碍,提高整个NPU的效率,实现了全方位的性能优化,低成本、易使用,实测数据显示,爱芯通元混合精度NPU在部署传统的CNN网络和当下大模型普遍采用的Transformer网络时都有着明显的性能优势。
在演讲的尾声,仇肖莘引用微软公司创始人比尔·盖茨的一段话阐述了爱芯元智的理念:在理想的情况下,创新芯片将允许您在自己的设备上运行AI。“所以下一步,AI一定会从云端下沉到边缘侧和端侧,从而进入我们每个人的生活,这刚好跟爱芯元智的理念完全相同,我们给自己赋予的使命就是——普惠AI,造就美好生活。”