麒麟970邁入手機AI“無人區(qū)”的第一步

　　“華為正在本行業(yè)逐步攻入無人區(qū)、處在無人領(lǐng)航、無既定規(guī)則、無人跟隨的困境。華為跟著人跑的“機會主義”高速度，會逐步慢下來，創(chuàng)立引導(dǎo)理論的責(zé)任已經(jīng)到來。”這是2016年華為公司創(chuàng)始人、總裁任正非在全國科技創(chuàng)新大的表述。

　　任正非的“無人區(qū)”表述并不夸張，經(jīng)過了近30年的奮斗，華為目前在通訊設(shè)備領(lǐng)域已經(jīng)位居全球第一。對于華為來說，通訊領(lǐng)域已經(jīng)沒有行業(yè)標(biāo)桿告訴他們未來怎么走，華為也到了必須自我探索的階段。

　　從十年跟隨到未來探索，麒麟970 開啟終端側(cè)人工智能時代到來

　　在麒麟970 以前，華為手機芯片用了將近10年時間從零追趕，做到了世界前列。從2008年開始正式啟動智能手機芯片開發(fā)，到2009年推出并商用第一款手機AP芯片——K3;從2014年發(fā)布第一款手機SoC芯片麒麟910，到2016年全面達到業(yè)界一流的麒麟960芯片，再到今天的麒麟970 華為手機芯片進入了第十個年頭。

　　過去十年，技術(shù)上經(jīng)歷了雙核到八核、28nm到16nm的制造工藝、2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)升級，華為芯片從學(xué)習(xí)經(jīng)驗、縮小差距、局部領(lǐng)先，再到全面追平甚至超越逆襲，一路狂奔壯大。一定程度上講，華為芯片的成長之路與華為電信設(shè)備成長類似，過去10年雖然艱苦，但是還能找標(biāo)桿企業(yè)和行業(yè)發(fā)展軌跡穩(wěn)步前行。這也讓華為芯片將更多精力放在踏準(zhǔn)節(jié)奏、少犯錯誤、踏實研發(fā)上面。

　　不過，這次麒麟970則不同，它不僅僅只是內(nèi)核、工藝、性能的疊加升級，而是全新的產(chǎn)品定義，引入創(chuàng)新的HiAI移動計算架構(gòu)，也是華為首個人工智能移動計算平臺，并且是全球首款集成獨立AI人工智能專用NPU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元的手機芯片。這對于華為芯片團隊來說，沒有任何一家行業(yè)廠商經(jīng)驗再讓他們參考，甚至整個行業(yè)的未來技術(shù)走向，大家都有可能要看麒麟970的表現(xiàn)。正如任正非所描述的那樣，進入“無人區(qū)”后的責(zé)任已經(jīng)到來。

　　在9月25日麒麟970的溝通會上，華為Fellow艾偉感嘆道：“十年的探索，十年的拼搏。我們有幸生于這樣快速發(fā)展的時代和快速變化的行業(yè)中。每一年消費者都有一個預(yù)期，預(yù)期手機行業(yè)要有新的創(chuàng)新出現(xiàn)。過去我們一起共同見證了這個行業(yè)的不斷創(chuàng)新，而每一次創(chuàng)新都會帶來新的體驗、層出不窮的技術(shù)，以及噴涌而出的新應(yīng)用。如何不辜負消費者對于我們創(chuàng)新的期待，這是非常寶貴且高價值的事情?！?/p>

　　進入“無人區(qū)”后，終端側(cè)的人工智能處理器如何走向?是在內(nèi)核上繼續(xù)疊加，還是將工藝持續(xù)推進?這些都是很復(fù)雜的難題。不過，從現(xiàn)場麒麟970強調(diào)的幾大方向看，華為芯片已經(jīng)確立了一些人工智能時代終端芯片的技術(shù)趨勢。筆者總結(jié)為：適應(yīng)全球且更快的通信能力、適應(yīng)人工智能要求的超強算力、從感知到認知世界的能力、安全與便捷，以及云與端的平衡、開放的生態(tài)。

　　一、適應(yīng)全球且更快的通信能力

　　從近百年人類科技歷史發(fā)展看，其實都是在圍繞通信速度與運算效率兩個方面不斷向前推進。人工智能時代，通信依舊是智能設(shè)備最核心、最基本的能力。

　　作為通信設(shè)備廠商，華為有著天然優(yōu)勢。早在2012年，華為發(fā)布了業(yè)界首款支持LTE Cat.4的多模LTE終端芯片巴龍710后，接著就將其整合在麒麟910系列處理器中。隨后巴龍720再次成為全球率先支持LTE Cat.6，下行速率達到300Mbps的基帶芯片。2016年被整合到麒麟960 的巴龍750，支持LTE Cat.12/13 UL，峰值下載速率高達600Mbps，峰值上傳速率150Mbps。還是全球領(lǐng)先。

　　而此次麒麟970，率先支持LTE Cat.18規(guī)格，最高可以達到1.2Gbps峰值下載速率，比目前業(yè)界最快的驍龍835和Exynos8895的“千兆LTE”還要快，這也再次刷新了移動互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的最快速度。

　　目前看，在聯(lián)接速度快的道路上華為芯片還沒有盡頭。除此之外，這次艾偉又開始強調(diào)通信的另一個重要指標(biāo)——更強適應(yīng)全球各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

　　地球村的概念已經(jīng)成為現(xiàn)實，不管是公務(wù)，還是旅游，我們隨時都可以去到世界的任何角落。人動無障礙，智能手機移動側(cè)時刻挑戰(zhàn)著背后運營商、手機廠商和芯片廠商的技術(shù)方案。各國各地運營商之間復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、稀缺且碎片化的頻譜資源等是擺在大家面前的共同難題。

　　艾偉表示，為了應(yīng)對全球范圍復(fù)雜頻段的挑戰(zhàn)，麒麟970在通信領(lǐng)域不斷突破，使用4*4MIMO、5CC CA以及256QAM等多種先進技術(shù)，將碎片化的頻譜聚合成為最大帶寬，能夠在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)各運營商的最高速率組合，在世界的每個角落，麒麟970可以幫助用戶獲得更快的上網(wǎng)速度。

　　不僅僅是頻譜碎片化，麒麟團隊思考更多的是，如何能夠為全球用戶帶來如同用水用電一般方便的上網(wǎng)和通話體驗?用戶期待世界的每一寸空氣中間都長有一個移動互聯(lián)網(wǎng)的水龍頭，不管是在人口密集的商業(yè)中心，還是在網(wǎng)絡(luò)覆蓋差、信號弱的森林邊緣，又或是在飛速疾馳的高鐵上，隨時擰開，想用就用。針對各種復(fù)雜的通信場景，麒麟970進行了積極探索和深度優(yōu)化。

　　同時，麒麟970率先商用雙卡雙4G雙VoLTE，成功實現(xiàn)了一部手機上兩張SIM卡均支持4G VoLTE通話，提供主副卡一致的高清語音、視頻通話體驗。

二、適應(yīng)人工智能要求的超強算力

　　人工智能背后的支撐是什么?在艾偉看來，人工智能三個基本要素：算法、數(shù)據(jù)、算力。按照華為的戰(zhàn)略布局，縱軸是芯、端、管、云，橫軸是算力、算法、數(shù)據(jù)，中間每一個模塊交叉進化。艾偉表示，對于華為芯片來說，能做的事情就是無限提高算力。AI技術(shù)的核心是對海量數(shù)據(jù)進行處理，通過更強、更快的算力從量變達到質(zhì)變的結(jié)果。

　　不過，顯然當(dāng)前以CPU/GPU/DSP為核心的傳統(tǒng)計算架構(gòu)已經(jīng)不能夠適應(yīng)AI時代對計算性能的海量需求。針對這一點，麒麟970選擇了具有最高能效的異構(gòu)計算架構(gòu)來大幅提升AI的算力，創(chuàng)新設(shè)計了HiAI移動計算架構(gòu)，首次集成NPU(Neural Network Processing Unit)專用硬件處理單元，其AI性能密度大幅優(yōu)于CPU和GPU。相較于四個Cortex-A73核心，在處理同樣的AI應(yīng)用任務(wù)時，新的異構(gòu)計算架構(gòu)擁有大約25倍性能和50倍能效優(yōu)勢，這意味著麒麟970芯片可以用更少的能耗更快地完成AI計算任務(wù)。

　　對于全新的硬件架構(gòu)，艾偉表示，其實原有的CPU+GPU的架構(gòu)也是可以跑AI的，而新架構(gòu)的最好體現(xiàn)還是在實時性方面。我理解為，只有為智能手機提供了一定的硬件基礎(chǔ)后，在應(yīng)用層方面添加更多關(guān)于AI的創(chuàng)新功能才更有可能。

　　測試顯示，在華為的演示中，相同網(wǎng)絡(luò)模型下，三星S8每分鐘可以識別95張圖片，iPhone7 Plus每分鐘可以識別487張圖片，最新的iPhone8 Plus每分鐘可以識別889張圖片，而麒麟970則可以識別高達2005張圖片。

　　為了在小小芯片上實現(xiàn)如此強悍性能，華為下了不少功夫。據(jù)悉，麒麟970芯片在近1cm2的面積內(nèi)集成了55億個晶體管(相比之下，蘋果最新的A11是43億個晶體管，但它只是AP，不包括通信Modem)，內(nèi)置了八核CPU，運用了Mali-G72MP12全新一代GPU以及全新升級自研ISP等。華為消費者業(yè)務(wù)CEO余承東曾表示，麒麟970一枚芯片的復(fù)雜程度超過了英特爾電腦芯片。

　　實際上，這還真不是余承東在吹牛。終端芯片與服務(wù)器或筆記本芯片不一樣，智能手機主板非常小，終端芯片要考慮設(shè)計面積、功耗、散熱等等。艾偉透露，與友商不同，華為麒麟970芯片這里面還包含封裝進去的基帶芯片。高度集成化也是我們所看好的。

　　三、從感知到認知世界的能力

　　之所以能稱之為人工智能處理，一定程度就要求有類似人的感知、認知世界的能力。人類通過眼睛和耳朵接受到了絕大多數(shù)的外界信息。未來視覺和聽覺將是衡量人工智能終端標(biāo)準(zhǔn)。

　　過去幾年，智能手機飛速發(fā)展極大的推動了手機在感知層面的能力。比如，攝像頭的像素不斷提高、從一個攝像頭到四個都有。在“看清”方面，這次麒麟970采用了全新升級的雙攝ISP，這一設(shè)計除了繼續(xù)保持在傳統(tǒng)黑白融合拍照等方面的優(yōu)勢外，在抓拍、夜景拍照等方面進行了系統(tǒng)的優(yōu)化和提升。特別是在抓拍能力有了質(zhì)的飛躍，從拍照處理的響應(yīng)時間、對焦、運動檢測、曝光策略等拍照的全流程進行了深入優(yōu)化，讓拍照綜合響應(yīng)處理時間縮短30%，而四檔的運動檢測模式則能對運動物體狀態(tài)進行預(yù)估，設(shè)置更合適的曝光參數(shù)，確保每次拍攝都能夠抓到滿意的瞬間。

　　有意思的是，麒麟970集成了人臉檢測模塊硬件，能針對不同膚色、帽子、眼睛、口罩、遮擋、側(cè)臉等多種復(fù)雜的人臉場景進行了優(yōu)化，以人臉為基礎(chǔ)進行人臉追焦的優(yōu)化，大大改善了人像的拍照體驗，帶來更為真實自然的人像拍照效果。

　　“看清”是被動的，智能化的目的是“看懂”。麒麟970 的殺手锏也在于此，在HiAI移動計算架構(gòu)下，現(xiàn)場展示Demo分別可以識別出不同物品、食品，甚至是人的情緒、行為和動作。艾偉表示，“傳統(tǒng)的手機潛入相機時盡可能接近人眼，把人眼看到的東西記錄下來能夠復(fù)原這個世界。未來我的期望是它能夠超越人眼，能夠真正的認知這個世界”。

　　我們知道人的視力、聽力、腦力都是生物極限的，而艾偉所說的這種認知，是將智能手機變成我們身體器官的延伸。當(dāng)我們眼睛看不到、看不出，可以拿出手機來看清楚、識別出。同樣是一個物，人一眼看過去只是看到表面的信息，真正的內(nèi)在信息、背景信息是什么?它還有什么是表面下隱藏著的東西?隨著整個網(wǎng)絡(luò)下更大知識庫的積累，它能夠幫人看到這個表面之下的更加廣闊的世界，隨著手機知識庫的強大，伴隨著手機學(xué)習(xí)模型的完善，手機具有的慧眼，能夠幫助人看得很清楚，幫助人看到表面現(xiàn)象下隱藏的東西。?

　　此外，麒麟970支持AI降噪技術(shù)，利用深度學(xué)習(xí)算法，有效抑制非穩(wěn)態(tài)噪音，增強語音信號，提升語音識別在惡劣環(huán)境下的識別率。尤其針對駕駛場景，在車速很快(如 120 千米/小時)、車內(nèi)噪音很大的情況下，大幅提升語音識別率。

　　四、安全與便捷、云與端的平衡

　　更懂你的智能終端，同時也帶來另一個風(fēng)險——隱私安全如何保證?

　　實際上，在安全方面華為芯片一直都走在業(yè)界前列。上一代產(chǎn)品麒麟960就已經(jīng)集成了inSE安全模塊，支持CRT-RSA、RSA、DES/3DES、AES等加解密算法。去年10月，麒麟960率先獲得央行和銀聯(lián)雙重安全認證，是全球首款達到金融級安全的手機芯片，和銀聯(lián)IC卡/U盾擁有相同安全等級。

　　而麒麟970不僅繼承上一代TEE和inSE兩大安全引擎，獲得央行/銀聯(lián)雙認證的inSE引擎具備IC卡級的安全等級，還支持了移動最高端手機金融盾，這個盾類似于在家里用的U盾。在這里面可以集成各種各樣的卡，不管是公交卡、銀行卡，還是社?？ǘ伎梢宰龅竭@里面來，同時它提供更高的安全保護，支持所有不同行業(yè)的透明度。

　　艾偉表示，華為芯片在底層盡可能提供良好的硬軟件安全環(huán)境，在數(shù)據(jù)層面更多需要全行形成一個自律規(guī)范。數(shù)據(jù)最終還是用戶自己的，用戶有權(quán)給你看，而華為芯片會保障用戶的這項權(quán)利。

　　與安全與便捷需要平衡一樣，云端人工智能與終端人工智能也需要平衡協(xié)作。前幾年，業(yè)內(nèi)也有一種觀點認為，越來越快的網(wǎng)絡(luò)，對終端芯片的需求將大大降低，因為大量的數(shù)據(jù)將被傳到云端。

　　艾偉則認為，本地智能永遠是有需求的。云端有大數(shù)據(jù)可以做大量的訓(xùn)練、迭代、提升知識庫。但是云上智能有一個天生的問題，它的知識不是當(dāng)下的知識，而是二手數(shù)據(jù)，而只有在終端上所有數(shù)據(jù)才是活生生的當(dāng)下數(shù)據(jù)。另外有些數(shù)據(jù)不會放到云上。所以終端的最新數(shù)據(jù)，與云上數(shù)據(jù)量知識庫結(jié)合起來，才能發(fā)揮最大的價值和作用。

　　五、開放的生態(tài)

　　與以往不同，作為華為第一款人工智能手機芯片，麒麟970發(fā)布時就同時宣布未來將進一步開放生態(tài)，引入合作伙伴加入。據(jù)悉，華為會提供開源開發(fā)板，開放給開源社區(qū)。同時，將HiAI和安卓AI API兩類接口都開放給開發(fā)者，讓開發(fā)者能夠在上面開發(fā)出各種各樣的安卓應(yīng)用。

　　艾偉表示，AI技術(shù)是一種基礎(chǔ)能力，未來將由應(yīng)用場景驅(qū)動發(fā)展。而前AI生態(tài)應(yīng)用還處于起步階段時，未來基于AI的應(yīng)用將為開發(fā)者帶來一個巨大的商業(yè)市場，同時也帶給消費者革命性的體驗。

　　進入無人區(qū)，華為芯片肩負起行業(yè)探路人責(zé)任

　　回到文章主題，麒麟970 算不算華為芯片的無人區(qū)?

　　雖然艾偉并沒有正面回答，不過去年他在接受采訪時有過這樣一段表述，“所謂無人區(qū)，一是要做別人沒有做過的事情，二是要對消費者有價值的事情?！?/p>

　　現(xiàn)在對比看，麒麟970不管是在通信能力上的絕地領(lǐng)先，還是引入創(chuàng)新的HiAI移動計算架構(gòu)成為首款人工智能手機處理器，這些都是別人沒有做過的事情。而現(xiàn)場展示的圖片識別、情緒分析、降噪技術(shù)等，這些都將為消費者帶來實實在在的價值，未來伴隨著越來越多的開發(fā)者腦洞大開的想法，AI與生活場景將有更多緊密的結(jié)合。

　　不過，當(dāng)筆者提到有人說現(xiàn)在人工智能像4、5歲的孩子。艾偉說道，“這種說法太樂觀，你看看2~3小孩的學(xué)習(xí)能力，幾天不見，他們語言、動作、行為都會發(fā)生巨大變化?！?/p>

　　艾偉認為，人工智能有四個階段：寵物級智能(跟隨和響應(yīng)型的智能)、伙伴級智能(某些領(lǐng)域可以和人平等對話)、教練級智能(在某些領(lǐng)域超越人的推理和決策能力)和天使級智能。目前麒麟970基本上達到了寵物級。

　　看的出來，技術(shù)出身的艾總還是保持著嚴謹務(wù)實的態(tài)度。實際上，今天呈現(xiàn)給我們的這顆芯片早在兩年多前就已經(jīng)開始了研發(fā)。艾偉表示，“今天來看，我們確實做了很多，但是這里面的挑戰(zhàn)在于節(jié)奏上。怎樣精確的準(zhǔn)確判斷用戶需求、怎樣克服未知的挑戰(zhàn)，這些都很關(guān)鍵。更難的是這是一個長跑，一年一年下來做到相對成功的概率大一點。但是一輩子不跌跤，也不敢說這個話?！?/p>

　　手機市場的瞬息萬變，加上踏入“無人區(qū)”的技術(shù)迷茫，就需要領(lǐng)導(dǎo)者有高遠的戰(zhàn)略眼光和做事的信心與魄力。從華為芯片這幾年成長看，艾總及其背后的規(guī)劃和研發(fā)團隊對流行趨勢和技術(shù)的判斷，已經(jīng)顯示出他們具備了肩負AI芯片行業(yè)探路人的實力和能力。