陳云霽： 從龍芯1號(hào) 到寒武紀(jì)的跨越

　　[智能時(shí)代遲早要到來(lái)。每個(gè)時(shí)代都有其核心的物質(zhì)載體，比如工業(yè)時(shí)代的蒸汽機(jī)、信息時(shí)代的通用CPU，智能時(shí)代也將會(huì)出現(xiàn)這個(gè)核心載體。公司未來(lái)想實(shí)現(xiàn)的是讓人工智能芯片計(jì)算效率提高一萬(wàn)倍，功耗降低一萬(wàn)倍]

　　大約6億年前在地質(zhì)學(xué)上被稱(chēng)作“寒武紀(jì)”的時(shí)代，大量無(wú)脊椎動(dòng)物在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)“生命大爆發(fā)”。如今，“寒武紀(jì)”這個(gè)名字再次被人們提及，它源自中科院計(jì)算所研發(fā)的人工智能芯片處理器的命名，意喻人工智能即將迎來(lái)大爆發(fā)的時(shí)代。

　　“寒武紀(jì)”8月獲得了阿里巴巴領(lǐng)投的1億美元融資，成為估值超過(guò)10億美元的智能芯片領(lǐng)域獨(dú)角獸公司。創(chuàng)始人陳云霽、陳天石兄弟倆也因此“一鳴驚人”，躍入公眾視野。

　　目前寒武紀(jì)終端處理器IP產(chǎn)品已衍生出1A、1H等多個(gè)型號(hào)，在未來(lái)數(shù)年，全世界有數(shù)億終端設(shè)備可望通過(guò)集成寒武紀(jì)處理器，來(lái)獲得強(qiáng)大的本地智能處理能力。

　　陳云霽的目標(biāo)是，讓人工智能芯片計(jì)算效率提高一萬(wàn)倍，功耗降低一萬(wàn)倍。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，除了借助資本壯大快速發(fā)展自己，還需要陳云霽與陳天石倆兄弟繼續(xù)長(zhǎng)期以來(lái)的“雙劍合璧”。

　　把AlphaGo裝進(jìn)手機(jī)

　　在8月底的中科院舉辦的一場(chǎng)名為“探索者”的創(chuàng)新大會(huì)上，哥哥陳云霽現(xiàn)身，和他同臺(tái)的不乏德高望重的老院士，其中包括中科院生物物理研究所、上海生科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員郭愛(ài)克院士，以及量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科大教授潘建偉院士。

　　陳云霽身穿印有寒武紀(jì)字樣的白色圓領(lǐng)T恤，一身休閑的裝扮，和硅谷的創(chuàng)業(yè)者并無(wú)兩樣。他腰間掛著工卡和鑰匙，手里抱著電腦，一看就是不折不扣的理工男。坐在第一財(cái)經(jīng)記者身邊的中科大地球空間科學(xué)學(xué)院教授孫立廣幫著解釋道：“云霽是典型的科大人，他這身打扮不是不重視，科大人都是那么穿的，所以你們不要怪他。”

　　陳云霽以“制造機(jī)器大腦”作為他演講的標(biāo)題。這位早在2015年就入選《麻省理工科技評(píng)論》35歲以下的全球最佳35名創(chuàng)新人士的“天才少年”說(shuō)道：“公司未來(lái)想實(shí)現(xiàn)的是讓人工智能芯片計(jì)算效率提高一萬(wàn)倍，功耗降低一萬(wàn)倍。這意味著我們可以把AlphaGo這樣的東西放到手機(jī)里，讓手機(jī)幫助我們做各種各樣的事情，甚至通過(guò)長(zhǎng)期的觀(guān)察和學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的智能。”

　　之所以稱(chēng)其為“天才少年”，是因?yàn)殛愒旗V9歲就開(kāi)始上中學(xué)，14歲進(jìn)入科大少年班。弟弟陳天石也基本上沿襲了哥哥的成長(zhǎng)路徑。“我畢業(yè)后一直是做芯片的，我弟弟一直是做算法的，芯片加算法，就正好誕生了‘寒武紀(jì)’的人工智能芯片。”陳云霽告訴記者。

　　陳云霽是江西南昌人，父親是電力工程師，母親是歷史老師。這也培養(yǎng)了兄弟兩人“文理兼?zhèn)?rdquo;的特點(diǎn)。陳云霽癡迷歷史，特別愛(ài)看書(shū)，不管是工程類(lèi)的，還是歷史方面的。如今已經(jīng)是雙胞胎的父親的陳云霽認(rèn)為，對(duì)于孩子來(lái)說(shuō)，興趣非常重要。

　　陳云霽愛(ài)打游戲。他頗為得意地告訴記者，自己大學(xué)本科主要“從事”《星際爭(zhēng)霸》。但是也是在游戲中，陳云霽獲得了芯片的靈感。他表示，非常樂(lè)于見(jiàn)到Facebook和谷歌的DeepMind等AI巨頭訓(xùn)練機(jī)器，挑戰(zhàn)《星際爭(zhēng)霸》的人類(lèi)玩家。AI研究者現(xiàn)在可以使用開(kāi)放工具構(gòu)建自己的模型，來(lái)應(yīng)對(duì)《星際爭(zhēng)霸》的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　在創(chuàng)立寒武紀(jì)前，陳云霽在大學(xué)的最后一年，就參與了中國(guó)第一塊通用CPU芯片龍芯1號(hào)的研制項(xiàng)目，這對(duì)他來(lái)說(shuō)是一個(gè)光榮又難得的機(jī)會(huì)。

　　2002年，他如愿以?xún)攣?lái)到了中科院計(jì)算所，跟隨胡偉武研究員碩博連讀，成為當(dāng)時(shí)龍芯研發(fā)團(tuán)隊(duì)中最年輕的成員。博士畢業(yè)后，他留在了計(jì)算所。25歲時(shí)，陳云霽就已經(jīng)成為8核龍芯3號(hào)的主架構(gòu)師。

　　中科院計(jì)算所為中國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界培養(yǎng)了大量高技術(shù)人才，走出了聯(lián)想、曙光等一批高技術(shù)企業(yè)，也是寒武紀(jì)科技的重要股東和產(chǎn)學(xué)研長(zhǎng)期合作伙伴。聯(lián)想創(chuàng)始人柳傳志就曾是中科院計(jì)算所的一位研究員，后來(lái)他把其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室變成了聯(lián)想的前身。聯(lián)想盈利后，對(duì)計(jì)算所的回饋非常大，還幫計(jì)算所建了新大樓。

　　從“龍芯”到“寒武紀(jì)”，陳云霽和陳天石瞄準(zhǔn)了人工智能的生態(tài)布局。他曾這樣解釋自己的靈感來(lái)源：“人的大腦是已知世界中最智能的物體。如果能把大腦中神經(jīng)元和突觸數(shù)字化抽象出來(lái)，這樣的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)某種程度上可能就繼承了人腦對(duì)信息的處理能力。”

　　不過(guò)雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是智能處理的好方法，但目前通用處理器功耗高、效率低也阻礙了人工智能芯片發(fā)展。陳云霽解釋道：“如果要用通用處理器搭建一個(gè)人腦規(guī)模突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可能需要建一個(gè)電站來(lái)給它供電。AlphaGo下一盤(pán)棋動(dòng)用了1000個(gè)CPU和200個(gè)GPU，每分鐘的電費(fèi)就高達(dá)300美元，而網(wǎng)絡(luò)規(guī)模只有人腦的千分之一。”

　　寒武紀(jì)AI芯片恰恰解決了這一問(wèn)題——它能在計(jì)算機(jī)中模擬神經(jīng)元和突觸的計(jì)算，對(duì)信息進(jìn)行智能處理，還通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和指令集，每秒可以處理160億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)2萬(wàn)億個(gè)突觸，功耗卻只有原來(lái)的十分之一，未來(lái)甚至有希望把整個(gè)AlphaGo的系統(tǒng)都裝進(jìn)手機(jī)。

　　在陳云霽看來(lái)，制造出具備人類(lèi)的智能的機(jī)器大腦，意味著人類(lèi)將從繁瑣的體力勞動(dòng)和簡(jiǎn)單的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，而聚焦到創(chuàng)造性的活動(dòng)中。這對(duì)于擁有一對(duì)雙胞胎的陳云霽來(lái)說(shuō)，可謂是能夠解決眼下的燃眉之急。

　　中科院上海生命科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所仇子龍向陳云霽調(diào)侃道：“如果有了你所期待的機(jī)器大腦，對(duì)你來(lái)說(shuō)最開(kāi)心和最不開(kāi)心的事情是什么?”陳云霽幽默地回應(yīng)道：“最開(kāi)心的事情是有人幫我?guī)Ш⒆恿?，最不開(kāi)心的事情，是自己沒(méi)孩子帶了。”

　　制造“機(jī)器大腦”

　　潘建偉院士問(wèn)陳云霽：“既然機(jī)器能快速學(xué)習(xí)，那能不能直接把機(jī)器學(xué)到的東西復(fù)制進(jìn)人腦?如果一臺(tái)機(jī)器經(jīng)過(guò)訓(xùn)練學(xué)到的東西，能不能復(fù)制到其他大量的機(jī)器中?”

　　對(duì)此，陳云霽表示，科學(xué)家現(xiàn)在在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片中操縱的是虛擬的神經(jīng)元，而不是真實(shí)的神經(jīng)元，要將數(shù)據(jù)拷貝進(jìn)人腦，目前還實(shí)現(xiàn)不了。不過(guò)，現(xiàn)在完全能夠把一臺(tái)已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的機(jī)器復(fù)制到其他的機(jī)器中，而且這種復(fù)制的成本較低，是比較可行的節(jié)省成本的方法。

　　此外，針對(duì)特斯拉創(chuàng)始人馬斯克近期提出的“人工智能和人類(lèi)的共生體”(AI-humansymbiote)，陳云霽認(rèn)為，這種“人腦的數(shù)字化擴(kuò)展”的外部設(shè)備現(xiàn)在還很難做到。他對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“這在技術(shù)上還非常難，現(xiàn)在人類(lèi)只能復(fù)制大腦中一些比較粗淺的信息。”但是展望未來(lái)十年腦機(jī)接口的發(fā)展，他表示：“這倒有可能，現(xiàn)在很多人都在做這方面的嘗試。”

　　對(duì)于人工智能未來(lái)發(fā)展的路徑，陳云霽和陳天石都認(rèn)為，隨著社會(huì)逐漸從信息時(shí)代過(guò)渡到智能時(shí)代，人工智能芯片將是支撐智能計(jì)算不可或缺的載體。復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求很高，需要有更多更強(qiáng)大的計(jì)算資源。

　　GPU是作為目前主流的人工智能計(jì)算平臺(tái)，由于其基本框架結(jié)構(gòu)并不是為人工智能所設(shè)計(jì)的，因此效率受到很多限制。而FPGA雖然迭代快，但從計(jì)算速度和能耗比來(lái)說(shuō)，和專(zhuān)用的人工智能芯片相比仍然有差距。陳天石在近期接受采訪(fǎng)時(shí)透露：“目前還有很多公司和高校也在引用跟蹤我們前期的成果，研制深度學(xué)習(xí)專(zhuān)用的ASIC，比如谷歌TPU。”

　　他說(shuō)道：“上個(gè)世紀(jì)以來(lái)，美國(guó)信息技術(shù)快速發(fā)展，涌現(xiàn)出Intel為代表的一系列偉大的芯片公司，驅(qū)動(dòng)人類(lèi)社會(huì)從工業(yè)時(shí)代過(guò)渡到信息時(shí)代。近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)和腦科學(xué)的加速發(fā)展，以智能手機(jī)、智能駕駛、智能制造和機(jī)器人為代表的智能技術(shù)開(kāi)始逐漸成熟。人類(lèi)社會(huì)正處于從信息時(shí)代到智能時(shí)代的拐點(diǎn)，芯片的使命將從信息時(shí)代的計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)橹螜C(jī)器智能。而寒武紀(jì)正是能夠擔(dān)當(dāng)起這一光榮使命的公司。”

　　不過(guò)英偉達(dá)一位專(zhuān)業(yè)人士對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“寒武紀(jì)和英偉達(dá)的芯片沒(méi)有很強(qiáng)的可比性，因?yàn)樗菫閷?zhuān)門(mén)目的而設(shè)計(jì)的集成電路(ASIC)，就好像谷歌的TPU芯片就是為T(mén)ensor-flow設(shè)計(jì)的，會(huì)有局限性。而英偉達(dá)的GPU具有更大的寬展性，能根據(jù)不同的應(yīng)用需要編程，為不同的算法優(yōu)化，也能經(jīng)得起技術(shù)升級(jí)的考驗(yàn)等。”

　　事實(shí)上，由于定制化、低功耗等好處，ASIC正在被越來(lái)越多地采用。以目前火爆的比特幣“挖礦”為例，過(guò)去都是采用英偉達(dá)的芯片，但是英偉達(dá)的GPU有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是耗電非常大，“礦工”需要為此支付高昂的電費(fèi)，這筆費(fèi)用會(huì)稀釋他們的利潤(rùn)。為此，比特幣“礦工”開(kāi)始越來(lái)越多轉(zhuǎn)向ASIC專(zhuān)用集成電路，這是寒武紀(jì)這類(lèi)公司的機(jī)會(huì)所在，另一方面也是對(duì)英偉達(dá)GPU的威脅。

　　踏上商業(yè)化征程

　　人工智能當(dāng)前迅速發(fā)展，很大程度上得益于深度學(xué)習(xí)帶來(lái)的提升。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)意味著龐大的計(jì)算量，快速迭代需要提速。而作為人工智能和新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，除了目前集成了百萬(wàn)神經(jīng)元的IBM類(lèi)腦芯片TrueNorth，寒武紀(jì)的人工智能芯片DianNao也被列為先進(jìn)的芯片之一。

　　但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片要走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用并不容易。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之父、Facebook人工智能實(shí)驗(yàn)室(FAIR)主人YannLeCun就曾對(duì)IBMTrueNorth發(fā)表消極評(píng)論。

　　對(duì)此，陳云霽兩年前接受采訪(fǎng)時(shí)就表示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器處于“春秋戰(zhàn)國(guó)”時(shí)期，這個(gè)新興領(lǐng)域和通用CPU不一樣，不存在太多歷史積累上的差距。“相反深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器中國(guó)做得還是最早的，完全有領(lǐng)先的可能性。”陳云霽說(shuō)道。上個(gè)月底，當(dāng)?shù)谝回?cái)經(jīng)記者問(wèn)道，寒武紀(jì)的芯片未來(lái)會(huì)在哪些行業(yè)得到實(shí)際的應(yīng)用時(shí)，陳云霽明確表示，未來(lái)一兩個(gè)月就會(huì)有答案。

　　9月2日，華為在德國(guó)IFA展上重磅發(fā)布全球首款麒麟970移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)。雖然沒(méi)有公開(kāi)宣布，但其背后的AI芯片就是來(lái)自寒武紀(jì)。華為一名高層向第一財(cái)經(jīng)記者表示，華為海思和寒武紀(jì)確實(shí)是在合作開(kāi)發(fā)。另有媒體爆料，麒麟970整合NPU(NeuralProcessingUnit，神經(jīng)處理單元)的構(gòu)想早在五年前就已經(jīng)開(kāi)始醞釀。

　　針對(duì)與華為的合作，陳云霽雖然沒(méi)有正面回答第一財(cái)經(jīng)記者的問(wèn)題，但弟弟陳天石曾透露了寒武紀(jì)芯片的市場(chǎng)商業(yè)化推進(jìn)：“主要是兩方面：一是終端，二是云端。終端產(chǎn)品就是手機(jī)、智能眼鏡、手環(huán)等，需要芯片去識(shí)別圖像、影音和文字。而在云端，像科大訊飛、曙光這樣知名的云端客戶(hù)，都已經(jīng)是寒武紀(jì)的客戶(hù)。”

　　而陳云霽則坦言：“智能發(fā)展到現(xiàn)在，算法上的進(jìn)步很多，也能解決很多實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題，比如模式識(shí)別。但這和人們所期望的振奮人心的智能還存在很大的距離。”不過(guò)他認(rèn)為，硬件的研究，尤其是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，對(duì)于人工智能進(jìn)步，尤其是對(duì)于高級(jí)智能能力的實(shí)現(xiàn)，會(huì)有關(guān)鍵的作用。

　　寒武紀(jì)有一個(gè)非常洋氣的英文名字，叫Cambricon。但是相比來(lái)說(shuō)，寒武紀(jì)芯片的名字卻是以非常直白的拼音DianNao來(lái)命名代號(hào)，讀起來(lái)就是中文拼音的“電腦”，有這個(gè)接地氣的名字，還要感謝一位法國(guó)人。

　　陳云霽表示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器這個(gè)課題是個(gè)中法合作項(xiàng)目，最初他們想起一個(gè)類(lèi)似于“Electricmachine”或者“ElectricBrain”的英文名字。但是當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)里一位法國(guó)人，來(lái)自法國(guó)國(guó)家信息與自動(dòng)化研究所(Inria)的研究員OlivierTemam就向他們建議稱(chēng)，與其取一個(gè)平淡的英文名字，還不如反其道而行用中文的拼音來(lái)命名，這樣對(duì)外國(guó)人來(lái)說(shuō)是“外語(yǔ)”，他們反而會(huì)覺(jué)得十分“洋氣”。

　　令人驚訝的是，寒武紀(jì)團(tuán)隊(duì)成員的平均年齡只有25歲，但是他們中的大多數(shù)人都已是芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和人工智能研究的“老司機(jī)”了。很多骨干成員在校期間已開(kāi)始從事相關(guān)領(lǐng)域的工作。

　　咨詢(xún)公司Tractica的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，到2025年，與人工智能相關(guān)的深度學(xué)習(xí)芯片組市場(chǎng)收入，將由去年的5億美元飆升至122億美元的規(guī)模，復(fù)合年均增長(zhǎng)率超過(guò)40%。

　　“智能時(shí)代遲早要到來(lái)。”陳云霽表示，“每個(gè)時(shí)代都有其核心的物質(zhì)載體，比如工業(yè)時(shí)代的蒸汽機(jī)、信息時(shí)代的通用CPU，智能時(shí)代也將會(huì)出現(xiàn)這個(gè)核心載體。”