6月20日，中星微“數(shù)字多媒體芯片技術(shù)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在京宣布，中國首款嵌入式NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）芯片誕生，目前已應(yīng)用于全球首款嵌入式視頻處理芯片“星光智能一號(hào)”。

　　該實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任張韻東表示，這標(biāo)志著我國在NPU領(lǐng)域的研究和開發(fā)上取得了重大突破；在基于“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)并行計(jì)算”架構(gòu)的深度學(xué)習(xí)人工智能領(lǐng)域達(dá)到國際先進(jìn)水平；使我國視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展由模擬時(shí)代、數(shù)字時(shí)代跨入智能時(shí)代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并促進(jìn)整體水平提升，確立了全球領(lǐng)先地位。

　　AlphGo下盤棋花電費(fèi)3000美元

　　近年來，人工智能逐漸從科幻電影走向現(xiàn)實(shí)生活，在其發(fā)展歷程中，兩次著名的“人機(jī)大戰(zhàn)”成為重要里程碑。1997年，IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”擊敗國際象棋世界冠軍；今年3月，谷歌的“AlphGo”以4勝1負(fù)的成績(jī)戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍。

　　“圍棋比國際象棋復(fù)雜200多個(gè)數(shù)量級(jí)?！睌?shù)字多媒體芯片技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任張韻東表示，“深藍(lán)”是憑借超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的“蠻力”戰(zhàn)勝了人類，“AlphGo”則是依靠模仿人腦的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擊敗人類。

　　這一結(jié)果讓人震撼，甚至有人擔(dān)憂，電影里“終結(jié)者”是否很快會(huì)進(jìn)入我們的生活？

　　張韻東認(rèn)為，“人機(jī)大戰(zhàn)”只是科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如此高級(jí)的人工智能離普通人的生活還有一定距離。他介紹，“深藍(lán)”的質(zhì)量達(dá)到1.27噸，擁有32個(gè)CPU；“AlphGo”運(yùn)行在龐大服務(wù)器集群里，下一盤棋光電費(fèi)就要花掉3000美元。即使是手機(jī)里的蘋果、微軟等語音識(shí)別軟件，所有的運(yùn)算、識(shí)別也必須在后臺(tái)進(jìn)行。

　　將深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)做到小型化，用在嵌入式系統(tǒng)中，這是中星微國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室多年來努力解決的問題。其此次發(fā)布的，正是我國首款具有深度學(xué)習(xí)功能的嵌入式NPU，其已于今年三月成功量產(chǎn)。

　　極大提升計(jì)算能力與功耗之比

　　此次推出的NPU，是中星微國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為深度學(xué)習(xí)算法專門設(shè)計(jì)的處理器。

　　張韻東介紹，深度學(xué)習(xí)源于對(duì)生物人腦機(jī)理的仿生學(xué)研究，其實(shí)質(zhì)是建立多層次感知層模型，從底層到高層進(jìn)行識(shí)別和智能分析。與傳統(tǒng)算法最大的不同，是它能像人腦一樣學(xué)習(xí)知識(shí)。

　　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）是深度學(xué)習(xí)的重要分支，是目前機(jī)器視覺人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。張韻東說，CNN算法需要處理海量數(shù)據(jù)和運(yùn)算，傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)CPU，在面對(duì)這種類型數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)已經(jīng)力不從心。而其他傳統(tǒng)處理器中，信號(hào)處理器DSP同樣無法高效處理大量并行運(yùn)算；圖形處理器GPU是為三維圖形設(shè)計(jì)，用于CNN算法功耗高、成本高，且不適合嵌入環(huán)境；可編程門陣列FPGA能靈活實(shí)現(xiàn)各種算法架構(gòu)，但一般用于算法原型機(jī)的驗(yàn)證，同樣存在功耗高、價(jià)格高問題。

　　IBM、高通、谷歌等國外公司都推出了的自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，中科院在這方面也開展了研究。為此，中星微針對(duì)CNN算法和特點(diǎn)進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，徹底顛覆了馮諾依曼架構(gòu)，而采用全新的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)并行運(yùn)算架構(gòu)，研發(fā)的數(shù)據(jù)流類型NPU極大提升了計(jì)算能力與功耗之比，擅長(zhǎng)處理海量視頻、圖像類多媒體數(shù)據(jù)，能使人工智能在嵌入式機(jī)器視覺應(yīng)用中大顯身手。

　　給“眼睛”加上“大腦”

　　目前，中星微NPU其已成功集成到“星光智能一號(hào)”中，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　“如果說原來的視頻處理芯片相當(dāng)于眼睛，加上NPU以后就擁有了大腦?！睆堩崠|說，“星光智能一號(hào)”包含視頻信號(hào)處理、視頻壓縮編碼模塊以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，是全球首顆具有如此集成度的深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)級(jí)芯片。

　　視頻監(jiān)控領(lǐng)域?qū)χ悄茏R(shí)別有著強(qiáng)烈需求。張韻東介紹，此前的技術(shù)主要存在兩方面局限，一是識(shí)別準(zhǔn)確度不高；二是傳統(tǒng)技術(shù)需要先把海量視頻數(shù)據(jù)傳到后臺(tái)，再在后臺(tái)進(jìn)行識(shí)別，無法實(shí)時(shí)得到結(jié)果。而使用了深度學(xué)習(xí)的機(jī)器視覺，對(duì)人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率可達(dá)98%；在嵌入人工智能后，可以當(dāng)場(chǎng)識(shí)別，只把有用的信息傳回來。

　　在幾年前轟動(dòng)全國的周克華案件中，案犯在南京被拍到，公安干警將視頻信息拷貝分發(fā)給數(shù)千人的團(tuán)隊(duì)，對(duì)著每個(gè)攝像頭進(jìn)行比對(duì)，但周克華仍逃到重慶，直到再次作案后才被抓獲?！叭绻?dāng)時(shí)有‘星光智能一號(hào)’技術(shù)，罪犯走到哪里都會(huì)被智能識(shí)別，很快就會(huì)有線索傳回來?！睆堩崠|說。除了實(shí)時(shí)搜索，該技術(shù)還能將已經(jīng)拍攝的信息存在碼流中，需要時(shí)可以隨時(shí)根據(jù)特征檢索，或是用“以圖搜圖”的方式，用一張圖把類似的圖全找出來。

　　除了視頻監(jiān)控領(lǐng)域，“星光智能一號(hào)”還能用于汽車無人駕駛或智能輔助，無人機(jī)自動(dòng)拍攝、跟蹤、避障，智能機(jī)器人理解合成語言、娛樂和陪護(hù)等方面。張韻東表示，下一步將不斷探索更加接近生物人腦的工作機(jī)理方式，開發(fā)更低功耗、更高運(yùn)算性能的新一代NPU。