科技報報/首嵌入式神經網路處理器 「星光智慧一號」!

大陸新聞中心/綜合報導

2016-06-21 16:12:21

「星光智慧一號」大陸首款嵌入式神經網路處理器晶片誕生。
「星光智慧一號」大陸首款嵌入式神經網路處理器晶片誕生。
中星微『數字多媒體晶片技術』國家重點實驗室6月20日下午在北京宣布,經過五年多努力,大陸首款嵌入式神經網路處理器(NPU)誕生,全球首次成功應用於嵌入式影片監控晶片並於今(2016)年3月6日實現量產。
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根據新華網報導, 『數字多媒體晶片技術』國家重點實驗室執行主任張韻東表示,該成果的發布標誌著大陸在神經網路處理器領域的研究和開發上取得了重大突破;在基於『資料驅動並行計算』架構的深度學習人工智慧領域達到國際先進水準;使大陸影片監控行業發展由模擬時代、數字時代跨入智慧時代,實現產業化並促進整體水準提升,在全球確立領先地位。
「星光智慧一號」晶片和主板。
中星微NPU架構圖。
何為深度學習?NPU顛覆了什麼?
深度學習,是源於對生物人腦機理的仿生學研究而形成的一種人工智慧演算法。作為深度學習神經網路的一種,卷積神經網路CNN 演算法,已成為當前人工智慧機器視覺領域的研究熱點。
1997年的首次人機大戰中,IBM『深藍』憑藉超級計算戰勝人類。而在今年備受關注的Alpha Go與李世石的人機大戰中,Alpha Go則是依靠模仿人腦的深度學習神經網路『巧勁』而擊敗人類,它並不是勝在演算法上。不過,Alpha Go背後是幾十台超級電腦和服務集群,下一盤棋要花費3000美金電費。
現在人們關心的是,不使用這些裝備的嵌入式機器也能具備這些人類智慧嗎?深度學習系統能小型化嗎?能夠用於嵌入式系統之中嗎?
張韻東介紹說,NPU是針對CNN的演算法模型特性而專門設計的一款神經網路處理器。NPU採用了『資料驅動並行計算』的架構,徹底顛覆了傳統的馮諾依曼架構。這種資料流(Dataflow)類型的處理器,極大地提升了計算能力與功耗的比例,特別擅長處理影片、圖像類的海量多媒體資料,使得人工智慧在嵌入式機器視覺應用中可以大顯身手。
據悉,NPU支援Caffe、TensorFlow等多種神經網路框架, 支援AlexNet、GoogleNet等各類神經網路。也就是說,目前關於深度學習的前沿演算法都可以在這款嵌入式晶片上運行。
「星光智慧一號」。
「星光智慧一號」晶片。
搭載『星光智慧一號』晶片的網路攝影機有何不同?
目前,這款基於NPU的影片監控晶片『星光智慧一號』已成功在影片監控領域實現產業化,並可廣泛應用於智慧駕駛輔助、無人機、機器人等嵌入式機器視覺領域。
從技術來說,傳統的網路攝影機晶片只有編解碼器,沒有NPU神經網路處理器,而『星光智慧一號』則創造性地集成了NPU到編解碼器中。
在對比演示中可看到,具有神經網路學習能力的網路攝影機在抓拍車輛過程中,可第一時間發現問題,在前端完成資訊採集,並把資訊保留在影片碼流裡,這些資訊可直接通知到需要聯動的設備或單位,其效率、即時性、準確度非常高。而普通網路攝影機卻只能把採集到的資料送到後端伺服器處理,處理完畢後再把結果送至報警器等相關聯的設備。
『傳統網路攝影機只是一個眼睛,把看到的內容拍下來、錄下來,現在在錄下來的同時,它可以告訴你在某個時間點發現了一輛車,車牌號是多少,車身顏色是什麼,車在哪個路口進行了右轉,這些智慧資訊都會嵌入到碼流裡,在錄影裡就能發現。』張韻東指出,這是搭載這款晶片的網路攝影機最大的不同之處,這會引起整個安防監控行業跨入一個新的時代,即從過去的模擬時代、現在的數字時代,進入下一個智慧時代。
智慧時代的安防監控 應用價值有多大?
智慧時代不僅僅是智慧網路攝影機替換IP網路攝影機那麼簡單。張韻東解釋說,這些網路攝影機都是帶有大腦的『眼睛』,它能夠做智慧識別,然後把感興趣的事件以數字標籤的方式錄到影片的碼流裡,如果要查找某個資訊,不用依賴人工的方式一點一點觀看影片,可以在後台做智慧檢索。
『它就像一個成長的小孩一樣,它的智商是不斷增長的,透過學習訓練,可以讓它的識別能力和識別種類逐漸增加。』張韻東指出,只要不斷給它增加學習的樣本,它的識別率就會不斷提升,隨著演算法升級,識別的類型也會同步增加。
影片監控行業如果從當前的數字時代邁入智慧時代,其背後蘊藏的應用價值充滿想像力。
張韻東展望說,當全國的網路攝影機組成一張網後,就會形成巨大的資料庫,如果對這些資料進行深度挖掘,可能會得到非常有價值的結論。比如,哪個路口車流量比較大,哪家商店客戶的目光比較集中,這些高級智慧資訊能夠藉助大數據和人工智慧這兩大技術挖掘出來,這些結果會改變整個產業鏈的架構。
後摩爾定律時代的創新之路怎麼走?
『隨著逐步逼近香農定理、摩爾定律的極限,面對大流量、低延時的理論還未創造出來,華為已感到前途茫茫,找不到方向。』在5月30日召開的全國科技創新大會上,華為公司創始人、總裁任正非談到了華為目前遭遇的困惑。
實際上,這不是華為一家企業面臨的困惑。面對未來資訊處理性能的不斷提升需求,如何找到一條後摩爾定律時代的創新之路,業界存在不同觀點。有人主張繼續推進摩爾定律,繼續在新型文件、工藝制程和器件結構上努力。也有人主張透過SoC將數字電路、模擬電路、存儲器甚至射頻電路集成在一顆晶片裡,以實現更多的功能,或透過SIP採用多晶片堆疊的方式,將多顆裸晶片封裝在一起。
『NPU其實是解答這個困惑的一塊引玉之磚。』張韻東說,面對摩爾定律的盡頭,中星微給出了全新的技術路線:智慧摩爾之路(Intelligent Moore)。其內涵是,雖然物理層面和信號層面都受到物理規律的制約,但在資訊層面的技術創新還遠沒有達到極限。如何進一步借鑑人腦智慧機制,研究新型人工智慧計算方法,進一步提升資訊處理的性能功耗價格比,可能是下一次資訊革命的關鍵。

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