隨著AI產(chǎn)業(yè)快速突破，各大公司在AI領(lǐng)域的人才動(dòng)向也在引起極大關(guān)注，你來我往、歸去來兮，AI江湖上大有一片血雨腥風(fēng)之勢(shì)。當(dāng)然，AI領(lǐng)軍人物的變動(dòng)，會(huì)對(duì)具體公司業(yè)務(wù)造成影響。但從整個(gè)行業(yè)來看，人才流動(dòng)的頻繁，反倒有可能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的整體進(jìn)程。

　　不信你翻翻歷史。AI這門功夫自1956年問世以來，至今已經(jīng)歷60年風(fēng)風(fēng)雨雨，一直是流派眾多，難學(xué)難練，沒有大成。

　　難學(xué)，是因?yàn)楸仨氁莆找环N叫做“算法”的神功；難練，是因?yàn)樾枰凶銐蛩懔Γ軌蛱幚頂?shù)據(jù)樣本，訓(xùn)練機(jī)器。

　　幾十年來，一直是有算法沒算力，甚至于有人認(rèn)為，人工智能就是一個(gè)科幻，就是小說家跟人類開的一個(gè)玩笑而已。誰也沒想到，進(jìn)入21世紀(jì)后算力大爆炸。引發(fā)了整個(gè)AI產(chǎn)業(yè)開天辟地般的變化。

　　其中，算法上升為天——深度學(xué)習(xí)，分成DBN，CNN，BP，RBM等等諸多分支，其中佼佼者當(dāng)屬CNN（convoluTIonal neural networks），人稱卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用廣泛。

　　算力，下降為地——AI芯片。各種芯片如雨后春筍涌現(xiàn)，拿過來訓(xùn)練機(jī)器，得心應(yīng)手啊。

　　廟堂之上也為AI駕臨人間雀躍不已。世界各國(guó)意識(shí)到人工智能的重要性，紛紛簞食壺漿，以迎AI。

　　聯(lián)合國(guó)于2016年發(fā)布告示，召集人類討論機(jī)器人的制造和使用如何促進(jìn)人工智能的進(jìn)步，以及可能帶來的社會(huì)與倫理問題。

　　美國(guó)政府于2016年連續(xù)頒發(fā)三道金牌：《美國(guó)國(guó)家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃》、《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》、《人工智能、自動(dòng)化與經(jīng)濟(jì)報(bào)告》，宣稱加入人工智能教派，并且描繪了此舉能帶來的種種美好的前景。

　　英國(guó)政府見此立即照方抓藥，刊發(fā)了《機(jī)器人技術(shù)和人工智能》報(bào)告，詳細(xì)的闡述英國(guó)的機(jī)器人技術(shù)與AI的親密關(guān)系。

　　有算法有算力，天地已定。有政策有戰(zhàn)略，和風(fēng)細(xì)雨。正是產(chǎn)業(yè)萌芽，草長(zhǎng)鶯飛，欣欣向榮的時(shí)刻。人才的流動(dòng)正是產(chǎn)業(yè)加速的信號(hào)。

　　書歸正傳。芯片定義了產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈的基礎(chǔ)計(jì)算架構(gòu)，正如CPU是IT產(chǎn)業(yè)的核心一樣，芯片也是人工智能產(chǎn)業(yè)的核心。

　　話說天下AI芯片共分四大流派：

　　GPU，目前銳氣正盛，恰似東邪，憑借并行計(jì)算形成先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

　　FPGA，蟄伏北方，正在暗地里合縱連橫，大有號(hào)令群雄的勢(shì)頭，恰似丐幫。

　　ASIC，割據(jù)南方，占領(lǐng)了大片市場(chǎng)，參與的公司林立。

　　類腦芯片，這個(gè)更“邪性”，打算直接復(fù)制大腦，也暗藏著問鼎中原的野心。

　　根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)公開發(fā)布信息，今年，四大流派已經(jīng)派出幾十路高手，參與華山論劍，這些高手均屬于芯片設(shè)計(jì)期高手。

　　這些高手都有什么特點(diǎn)？誰能逐鹿中原？下文一一分析。

　　GPU一派

　　市場(chǎng)上名氣最大的應(yīng)該是GPU一派。GPU也稱視覺處理器，專門用于圖像及相關(guān)處理的芯片。

　　這四類AI芯片，最終誰能逐鹿中原

　　2012年，Alex Krizhevsky，多倫多大學(xué)的博士研究生，憑此在ImageNet大賽上奪下了2012屆的冠軍。Alex提出了一個(gè)奇妙的模型，僅憑借兩個(gè)GPU就取得了訓(xùn)練深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的極佳效果。江湖頓時(shí)為之轟動(dòng)，于是引發(fā)了GPU訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)潮。要知道，AI領(lǐng)域過去曾用CPU處理數(shù)據(jù)，但CPU效力太低。

　　當(dāng)年，谷歌曾經(jīng)花費(fèi)巨資購(gòu)買1.6萬個(gè)處理器，堆成谷歌大腦，峰值功耗在10萬瓦以上，占地面積數(shù)十平方米。試問天下，有幾人能玩的起1.6萬個(gè)處理器？

　　隨著 AlexNet的劃時(shí)代論文橫空出世，于是GPU 在服務(wù)器端橫掃天下。

　　有人會(huì)問，CPU和GPU，都是處理器，兩者有什么不同？

　　與CPU相比，GPU 出現(xiàn)得遠(yuǎn)比 CPU 晚，但并行計(jì)算能力能卻常令CPU望塵莫及。并行計(jì)算是相對(duì)于串行計(jì)算來說的。要知道，自計(jì)算機(jī)誕生以來，電腦編程幾乎一直都是串行計(jì)算，絕大多數(shù)的程序只存在一個(gè)進(jìn)程或線程，好比一個(gè)人只能先吃飯?jiān)倏戳奶臁?/p>

　　但更多人喜歡邊吃飯邊聊天怎么辦？遇到這類問題，串行計(jì)算就傻眼了。并行計(jì)算一次可執(zhí)行多個(gè)指令的算法，能夠完美解決吃飯聊天難題。解決方式可分為時(shí)間上的并行和空間上的并行。時(shí)間上的并行就是指流水線技術(shù)，而空間上的并行則是指用眾多個(gè)處理器并發(fā)的執(zhí)行計(jì)算。

　　深度學(xué)習(xí)所依賴的是神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，通常網(wǎng)絡(luò)越深，需要的訓(xùn)練時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說，如果使用串行的X86 處理器來訓(xùn)練的話，可能需要幾個(gè)月、甚至幾年，因此必須要使用并行甚至是異構(gòu)并行的方法，才有可能讓訓(xùn)練時(shí)間變得可以接受。

　　在當(dāng)前的人工智能芯片領(lǐng)域，GPU的應(yīng)用領(lǐng)域不容小覷，據(jù)Jon Peddie Research（簡(jiǎn)稱JPR）市場(chǎng)調(diào)研公司統(tǒng)計(jì)，在2008至2015年期間，除了2008年GPU市場(chǎng)規(guī)模稍有下降，其余年份全球獨(dú)立顯卡的出貨量和銷售額都呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，并且在2012至2015年有加速上升的表現(xiàn)。

　　GPU領(lǐng)域只有兩大公司，一是英偉達(dá)，占市場(chǎng)份額約7成，另一位則是萬年老二AMD，占市場(chǎng)份額約3成。

　　從GPU用戶數(shù)量來看，根據(jù)英偉達(dá)2016年的財(cái)務(wù)報(bào)告，相比2013年的100家，2014年的1549家，2015年已有3409家機(jī)構(gòu)或企業(yè)使用英偉達(dá)的GPU產(chǎn)品，從事人工智能的研究。這些企業(yè)和機(jī)構(gòu)包括各大高等院校的人工智能實(shí)驗(yàn)室，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，軍事企業(yè)等。

　　AMD雖然落后于英偉達(dá)，但2016年的市場(chǎng)份額已呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，在發(fā)布了代號(hào)Vega織女星的GPU芯片，市場(chǎng)一片叫好，未來可能有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。

　　不足的是，GPU 很費(fèi)電（比如高端顯卡動(dòng)輒200W+），一旦開啟，散熱就成了麻煩事。

　　FPGA一幫

　　GPU美中不足的是就是太貴了，太貴了，而且有副作用，降溫是大個(gè)問題。怎么辦？

　　賽靈思等公司改進(jìn)了FPGA許多技術(shù)，使之價(jià)格便宜功耗又很低，操練起來更有趣。于是，跟隨FPGA的越來越多，形成了一大流派。

　　FPGA是從哪里來的呢？

　　原來早在1984年賽靈思就發(fā)布世界上首款FPGA，當(dāng)時(shí)的FPGA晶片尺寸很大，但成本卻不低。1992年后，F(xiàn)PGA因采用新工藝節(jié)點(diǎn)，第一次出現(xiàn)了在FPGA上實(shí)現(xiàn)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。但直到2000年后，F(xiàn)PGA丹法結(jié)合了“易容術(shù)”后才略有小成，易容術(shù)是指FPGA 已不僅是門陣列，還是集成有可編程邏輯的復(fù)雜功能集。2008以來，F(xiàn)PGA不光可以越來越多地整合系統(tǒng)模塊，集成重要的控制功能，還可以使用更高效的系統(tǒng)編程語(yǔ)言，如OpenCL和C語(yǔ)言，通過類似軟件的流程來編程，降低了硬件編程的難度。于是，自2011年開始，出現(xiàn)了大規(guī)模基于FPGA的算法研究。

　　簡(jiǎn)單來說，F(xiàn)PGA 全稱“現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列”（Field Programmable GateArray），其基本原理是在 FPGA 芯片內(nèi)集成大量的數(shù)字電路基本門電路以及存儲(chǔ)器，而用戶可以通過更新FPGA 配置文件，來定義這些門電路以及存儲(chǔ)器之間的連線。

　　這里提及的“可編程”，完全就是“可變成”。這意味著你今天可以把 FPGA 配置成一個(gè)微控制器MCU，明天就可以更新配置文件把同一個(gè) FPGA 配置成一個(gè)音頻編解碼器。你是不是想起了孫悟空七十二變，今天是個(gè)老頭明天是個(gè)少女？此乃易容術(shù)也。

　　不同于GPU的運(yùn)行原理，F(xiàn)PGA是以門電路直接運(yùn)算的，即編程中的語(yǔ)言在執(zhí)行時(shí)會(huì)被翻譯成電路，優(yōu)勢(shì)是運(yùn)算速度快。

　　在很多領(lǐng)域FPGA的性能表現(xiàn)優(yōu)異，以至于有人說FPGA可能會(huì)取代CPU和GPU成為將來機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域的主要芯片。當(dāng)然，這事有點(diǎn)夸張。目前來看FPGA也多作為CPU的協(xié)處理器而出現(xiàn)，沖擊GPU是顯而易見的，但要說取代CPU，還得等等。

　　目前，國(guó)內(nèi)有許多創(chuàng)業(yè)企業(yè)，自動(dòng)加入FPGA陣營(yíng)，提供基于FPGA的解決方案。比如源于清華大學(xué)的深鑒科技，專注于深度學(xué)習(xí)處理器與編譯器技術(shù)，深鑒科技研發(fā)了一種名為“深度壓縮”的技術(shù)，它不僅可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮數(shù)十倍而不影響準(zhǔn)確度，還可以使用“片上存儲(chǔ)”來存儲(chǔ)深度學(xué)習(xí)算法模型，減少內(nèi)存讀取，大幅度減少功耗。

　　FPGA流派的廠商有兩大兩小，兩大廠分別是賽靈思、Altera（英特爾于2015年以167億美元收購(gòu)Altera），兩小是LatTIce和Microsemi。

　　其中，賽靈思和Altera占據(jù)了近90%的市場(chǎng)份額，兩人旗下的專利超過6000項(xiàng)。而剩下約10%的市場(chǎng)份額，由Microsemi和LatTIce瓜分，這兩位的專利也有3000余項(xiàng)。由此可以看出，極高的技術(shù)門檻將其它希望進(jìn)入FPGA市場(chǎng)的廠商牢牢擋在門外。

　　ASIC：由吸星大法突破

　　雖然GPU在并行計(jì)算方面有不少優(yōu)勢(shì)，但畢竟不是為機(jī)器學(xué)習(xí)專門設(shè)計(jì)的，F(xiàn)PGA則是需要用戶自主編程，主要面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的企業(yè)用戶，門檻太高。

　　大眾消費(fèi)領(lǐng)域怎辦？如應(yīng)用到無人駕駛汽車上或是智能家居終端，這款芯片還要同時(shí)滿足高性能和低功耗的要求，甚至不需要將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器端，不必連入互聯(lián)網(wǎng)，本地即時(shí)計(jì)算即可。

　　ASIC挺身而出。

　　ASIC的全稱是專用集成電路 （ApplicaTIon-Specific Integrated Circuit）。

　　玩過比特幣的都知道著名的挖礦大戰(zhàn)。ASIC在比特幣挖礦領(lǐng)域，展現(xiàn)出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。2013年1月Avalon項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)交付了世界上第一臺(tái)商用比特幣ASIC礦機(jī)，轟動(dòng)了挖礦世界。CPU、GPU礦機(jī)幾乎在一夜之間消失的無影無蹤，引發(fā)了比特幣挖礦行業(yè)第二次重大升級(jí)，比特幣網(wǎng)絡(luò)核心開發(fā)者Jeff Garzik有幸成為了第一個(gè)商業(yè)ASIC礦機(jī)的擁有者，據(jù)說當(dāng)時(shí)收到Avalon礦機(jī)的用戶在一兩天內(nèi)就回了本。而傳說中隱藏在農(nóng)村的土豪，能動(dòng)用的ASIC礦機(jī)達(dá)到了數(shù)千臺(tái)。

　　人工智能深度學(xué)習(xí)和比特幣挖礦有類似之處，都是依賴于底層的芯片進(jìn)行大規(guī)模的并行計(jì)算。

　　ASIC分為全定制和半定制。全定制設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者完成所有電路的設(shè)計(jì)，因此需要大量人力物力，靈活性好但開發(fā)周期長(zhǎng)，上市速度慢。專為機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的ASIC芯片，從設(shè)計(jì)到制造，對(duì)資金和技術(shù)的要求都更高。一般來說，基于FPGA的開發(fā)周期大約為六個(gè)月，而相同規(guī)格的ASIC則需要一年左右，需要經(jīng)過多步驗(yàn)證，可想而知，在這樣精細(xì)的打磨下，其性能自然也更為出色。

　　ASIC的開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，意味著ASIC芯片很有可能趕不上市場(chǎng)變化的速度，致使廠商陷入竹籃打水一場(chǎng)空的尷尬境地。

　　類腦芯片：復(fù)制另一個(gè)人腦

　　類腦芯片不得不提IBM，每次產(chǎn)業(yè)變遷，IBN總要給大家?guī)硪恍┬迈r名詞熱鬧一番。比如電子商務(wù)、智慧星球，認(rèn)知計(jì)算，現(xiàn)在又帶來了號(hào)稱要復(fù)制人腦的類腦芯片，科技真真太黑了。

　　IBM類腦芯片的后臺(tái)支持者是美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局（DARPA），DARPA是可謂科技圈的泰山北斗，大名鼎鼎的Internet前身阿帕網(wǎng)即源于這個(gè)機(jī)構(gòu)。

　　DARPA與IBM合作建立了一個(gè)項(xiàng)目，名為“神經(jīng)形態(tài)自適應(yīng)伸縮可塑電子系統(tǒng)計(jì)劃（SyNAPSE）”。該計(jì)劃意圖還原大腦的計(jì)算功能，從而制造出一種能夠模擬人類的感覺，理解，行動(dòng)與交流的能力的系統(tǒng)，用途非常明確：輔助士兵在戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境中的認(rèn)知能力，用于無人武器的自動(dòng)作戰(zhàn)。

　　該項(xiàng)目中最引人注目的是類腦芯片TureNorth。2011年，IBM發(fā)布第一代TrueNorth芯片，它可以像大腦一樣具有學(xué)習(xí)和信息處理能力，具有大規(guī)模并行計(jì)算能力。2014年，IBM發(fā)布第二代TrueNorth芯片，性能大幅提升，功耗卻只有70毫瓦，神經(jīng)元數(shù)量由256個(gè)增加到100萬個(gè)，可編程突觸由262144個(gè)增加到2.56億個(gè)。高通也發(fā)布了Zeroth認(rèn)知計(jì)算平臺(tái)，它可以融入到高通Snapdragon處理器芯片中，以協(xié)處理方式提升系統(tǒng)認(rèn)知計(jì)算性能，實(shí)際應(yīng)用于終端設(shè)備上。

　　“正北”問世，激起了國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)人工智能的的熱情。

　　上海的西井科技去年發(fā)布了全球首塊5000萬神經(jīng)元類腦芯片。該公司宣稱，這是目前世界上含有神經(jīng)元數(shù)量最多的類腦芯片，也是首塊可商用化類腦芯片。

　　總結(jié)：

　　AI芯片作為產(chǎn)業(yè)上游，也是技術(shù)要求和附加值最高的環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)價(jià)值和戰(zhàn)略地位遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)用層創(chuàng)新，因此我們需要高度重視。

　　放眼時(shí)代變遷，CPU領(lǐng)域WINTEL聯(lián)盟已經(jīng)一統(tǒng)江山極難突破，而AI芯片方興未艾，機(jī)遇正在逐漸顯露，AI領(lǐng)域未來必然也會(huì)產(chǎn)生類似英特爾、AMD這樣的世界級(jí)企業(yè)。

　　美國(guó)以絕對(duì)實(shí)力處于領(lǐng)先地位，但一批中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)也在蓄勢(shì)待發(fā)。

　　但是，AI芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新絕不是件一蹴而就的事情。它涉及到人工智能算法、編程語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、集成電路技術(shù)、半導(dǎo)體工藝的方方面面。在巨大的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力下，靠單個(gè)企業(yè)研發(fā)投入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；單靠有限的風(fēng)險(xiǎn)投資，也不行?？靠萍佳a(bǔ)貼，更是遠(yuǎn)水解不了近渴。