AI與軟件定義可滿足智能物聯(lián)網(wǎng)對(duì)終端芯片的需求

作者 / 王瑩 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：在2017年12月在京舉辦的“2018物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式人工智能芯片平臺(tái)及生態(tài)戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)”上，德思普科技公司總工程師張小東博士分析了從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向智能物聯(lián)網(wǎng)遷移的挑戰(zhàn)，指出智能物聯(lián)網(wǎng)終端的重要性，以及芯片如何應(yīng)對(duì)高計(jì)算、高安全、碎片化和定制化等的需求，即AI和軟件定義。

1 智能物聯(lián)網(wǎng)是“物聯(lián)網(wǎng)+AI+先進(jìn)計(jì)算”

　　目前我們正經(jīng)歷移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起。相比互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的人機(jī)交互非常簡(jiǎn)單，以支付為例，如果收到賬單，互聯(lián)網(wǎng)通常需要幾分鐘才能完成支付，而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)只需幾秒鐘。

　　對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，人們也提出了“智能物聯(lián)網(wǎng)”的概念，特點(diǎn)是 “物聯(lián)網(wǎng)+AI+先進(jìn)計(jì)算”，即把AI(人工智能)引入到物聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，使每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)具有自主學(xué)習(xí)、分析、控制和管理的能力。

　　張小東博士認(rèn)為智能互聯(lián)網(wǎng)分為四個(gè)階段：智能通訊、智能識(shí)別、智能管理、智能運(yùn)行。以智能電表為例，首先是做到智能通訊，例如在家里電表要斷電之前預(yù)先提醒、即用比現(xiàn)在直接斷電更好的傳輸方式告知用戶如何應(yīng)對(duì)處理。智能識(shí)別方面，可以告知用戶斷電的原因，例如是沒電費(fèi)還是過(guò)流跳閘或者某種故障等原因。智能管理方面，可以告知用戶每月主要家電的用電情況，例如冰箱的耗電量，提出綠色節(jié)能的方案。最后是智能運(yùn)行，即通過(guò)電力線與智能門鎖等設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

2 智能物聯(lián)發(fā)展迅速

　　智能物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代很快就會(huì)到來(lái)，或許2018年即會(huì)爆發(fā)。實(shí)際上，智能物聯(lián)網(wǎng)已在我們身邊，例如手機(jī)上的“今日頭條”等App會(huì)根據(jù)用戶的閱讀習(xí)慣主動(dòng)推送內(nèi)容。在美國(guó)華爾街，個(gè)人投資管理顧問(wèn)可能是機(jī)器人，機(jī)器人可以根據(jù)用戶的投資偏好，用某種算法提供給用戶智能管理。無(wú)人駕駛車輛是典型的智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，后臺(tái)可用阿里、百度等的管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、目標(biāo)識(shí)別等。

3 智能物聯(lián)網(wǎng)的核心

　　終端芯片是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的核心是基帶通信。因此有人認(rèn)為2G和3G基帶芯片連上終端設(shè)備就是物聯(lián)網(wǎng)，但智能物聯(lián)網(wǎng)是多種通信手段的結(jié)合。

　　因此傳統(tǒng)終端只具備初步的數(shù)字域處理，而智能物聯(lián)網(wǎng)需要大量本地計(jì)算，從終端設(shè)備的預(yù)處理到大量各種AI的應(yīng)用，這時(shí)考驗(yàn)的是終端系統(tǒng)的robustness(強(qiáng)壯性)及核心的終端芯片的性能。此外，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)處不在，帶來(lái)了海量數(shù)據(jù)的爆炸性增長(zhǎng)。很多場(chǎng)景下由于實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性要求，需要在前端進(jìn)行本地化處理，以挖掘出有用的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上與后臺(tái)聯(lián)合進(jìn)行深度“學(xué)習(xí)”和“訓(xùn)練”，還有經(jīng)濟(jì)性和可靠性等。例如車聯(lián)網(wǎng)尤其符合這種情況，因?yàn)閷?shí)時(shí)性的需要，很難把大量數(shù)據(jù)從前端移到后端(云)來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要終端要有強(qiáng)大的芯片來(lái)應(yīng)對(duì)。

4 用軟件定義實(shí)現(xiàn)定制

　　下游廠商對(duì)終端芯片的需求如下。

　　(1)性能高、功耗低、價(jià)格低、易用;

　　(2)安全性高，需要強(qiáng)壯的安全機(jī)制，還有相關(guān)的加密功能以對(duì)IP保護(hù);

　　(3)算法，需要和行業(yè)應(yīng)用配合;

　　(4)生態(tài)，即需要大量的合作伙伴開發(fā)，來(lái)共同建設(shè)和共享開發(fā)。

　　對(duì)于芯片廠商，目前的挑戰(zhàn)是芯片的制程費(fèi)用越來(lái)越高，從65 nm到最先進(jìn)的7 nm制程，前期投入從幾百萬(wàn)美元到上億美元，盈虧平衡點(diǎn)也從幾百萬(wàn)片到千萬(wàn)、億片。可見，除了智能手機(jī)，很難有一個(gè)單一市場(chǎng)滿足如此規(guī)模。此外，芯片設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，差異化越來(lái)越大。因此面臨物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的市場(chǎng)規(guī)模碎片化、技術(shù)不斷演進(jìn)、客戶需要定制化等挑戰(zhàn)，需要商業(yè)模式的創(chuàng)新，對(duì)于fabless(芯片設(shè)計(jì)公司)，需要設(shè)計(jì)技術(shù)的創(chuàng)新。為此，德思普看好軟件定義(SDR)。

　　SDR的優(yōu)勢(shì)是：傳統(tǒng)上，芯片廠商往往采用自上而下、規(guī)模驅(qū)動(dòng)的方式，利用國(guó)內(nèi)廠商十分擅長(zhǎng)用一款或幾款芯片針對(duì)海量市場(chǎng)。但對(duì)于中小企業(yè)很難做到，因?yàn)橐?guī)模上很難達(dá)到海量的出貨量。這時(shí)需要采用自下而上的驅(qū)動(dòng)，即根據(jù)客戶/細(xì)分市場(chǎng)的需求定義差異化的芯片，這就需要軟件定義的方式，可以做到軟件的修改，無(wú)需對(duì)芯片的修改，只需要升級(jí)軟件即可。

　　張小東同時(shí)指出了德思普現(xiàn)有的產(chǎn)品、技術(shù)和生態(tài)優(yōu)勢(shì)。具體包括如下幾部分。

　　(1)德思普支持了不同的國(guó)內(nèi)外合作伙伴開發(fā)和移植面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的通信協(xié)議和終端產(chǎn)品，初步形成了三大產(chǎn)品線：低功耗軟件無(wú)線電、智能物聯(lián)網(wǎng)終端以及嵌入式人工智能(AI)芯片三大平臺(tái)。

　　(2)德思普在我國(guó)的無(wú)錫、上海、南京與美國(guó)等地設(shè)有研發(fā)中心。公司一直堅(jiān)持國(guó)際化的人才戰(zhàn)略，擁有一批包括國(guó)家千人計(jì)劃、江蘇省雙創(chuàng)人才在內(nèi)的海內(nèi)外高端人才和世界一流的工程研發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)，并擁有中國(guó)首個(gè)省級(jí)軟件無(wú)線電工程技術(shù)中心。公司產(chǎn)品核心的技術(shù)基礎(chǔ)是全球領(lǐng)先的低功耗可編程處理器和異構(gòu)計(jì)算芯片設(shè)計(jì)技術(shù)。

5 嵌入式AI等智能物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用從智能音箱和智能安防等領(lǐng)域開始

　　那么，隨著AI技術(shù)的發(fā)展，業(yè)界也出現(xiàn)了不少AI芯片公司，和同類產(chǎn)品相比，德思普的產(chǎn)品定位有哪些不同?德思普產(chǎn)品AI的功能以推測(cè)、推理為主，未來(lái)將適當(dāng)融合自主訓(xùn)練和自主跟蹤的技術(shù)能力，形成完整的嵌入式人工智能的產(chǎn)品系列。德思普目前所專注的重點(diǎn)領(lǐng)域分兩個(gè)方面，一個(gè)方面就是以智能音箱、智能家居為發(fā)展主線，以語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)義理解為代表的人工智能的單芯片解決方案。另一個(gè)方面就是以智能安防、智能抄錄、邊緣計(jì)算等為主線，面向人臉識(shí)別、圖像識(shí)別為代表的人工智能應(yīng)用，當(dāng)然也是單芯片解決方案。

　　例如在智能音箱方面，德思普的方案不是僅僅解決麥克風(fēng)語(yǔ)言增強(qiáng)，而是融合主控上網(wǎng)、人工智能等等功能于一體，提供完整的過(guò)去往往是好幾款芯片在一起才能實(shí)現(xiàn)的功能，即集成度高。再有，對(duì)嵌入式視頻，德思普可以將較大規(guī)模的AI算法“塞”到一款低功耗芯片中去。例如，對(duì)水表、燃?xì)獗淼闹悄艹浂际遣捎们岸薃I視覺完成的。

6 關(guān)于嵌入式AI的熱點(diǎn)問(wèn)答

6.1 如何理解嵌入式AI?

　　德思普把對(duì)AI視頻的識(shí)別(理解)直接放到低功耗的芯片里，這是我們的特色，即嵌入式AI?，F(xiàn)在盡管市面上有很多AI，但是用到可編程芯片平臺(tái)的，而且性能好的卻不多，德思普算是少數(shù)幾家做嵌入式AI的企業(yè)。

6.2 能否這么說(shuō)：以后如果有機(jī)會(huì)我在一個(gè)機(jī)器人的腦袋里裝上一個(gè)集合詩(shī)人、球星和數(shù)學(xué)家的能力。那么很有可能會(huì)有一個(gè)新的人才出現(xiàn)。這個(gè)是否就是德思普未來(lái)所能帶給我們驚喜的地方?

　　可以這么說(shuō)，其難點(diǎn)是：怎樣讓這幾個(gè)人協(xié)調(diào)得像一個(gè)人?這是HSA異構(gòu)計(jì)算的奧妙所在。

6.3 哪些具體措施能夠加速AI的落地?

　　有兩個(gè)要素比較重要。第一就是生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)鏈的健全。第二就是要充分發(fā)揮技術(shù)支持和技術(shù)服務(wù)的核心功能。也就是盡全力幫助合作伙伴，支持合作伙伴成功。

6.4 德思普的市場(chǎng)推廣模式是怎么樣的?

　　德思普長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于打造一個(gè)合作共贏的生態(tài)發(fā)展圈。德思普的優(yōu)勢(shì)在于可編程的高端芯片，在國(guó)內(nèi)外處在先進(jìn)行列。但是，德思普沒有先進(jìn)的系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)，為此就要尋求與領(lǐng)先的行業(yè)合作伙伴合作，基于德思普的芯片平臺(tái)開發(fā)多種多樣的先進(jìn)產(chǎn)品。這些先進(jìn)產(chǎn)品的所有權(quán)屬于這些合作伙伴，大家實(shí)現(xiàn)共贏，共同打造良好的產(chǎn)業(yè)鏈與健康的生態(tài)系統(tǒng)。

　　例如針對(duì)從事抄表的方案商，德思普為下游的客戶提供可以選擇的通信方式：LoRa或者NB- IoT, 標(biāo)準(zhǔn)的圖像壓縮傳輸或者采取人工智能的方式進(jìn)行圖像識(shí)別，客戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行靈活選擇，但是底層芯片往往是一樣的。

6.5 現(xiàn)在有很多物聯(lián)網(wǎng)芯片廠商，包括不少傳統(tǒng)芯片廠商也在做物聯(lián)網(wǎng)和AI芯片，德思普是如何定位的?

　　德思普的定位是，立足于核心技術(shù)的自主創(chuàng)新，立足于行業(yè)前沿，立足于國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的積極參與，為算法和協(xié)議廠商、系統(tǒng)廠商、設(shè)備廠商提供最合適的定制化芯片解決方案。例如從編程角度，希望能做到幾個(gè)人幾個(gè)月就開發(fā)一套產(chǎn)品級(jí)系統(tǒng)解決方案。

7 結(jié)論

　　物聯(lián)網(wǎng)和AI結(jié)合的“智能物聯(lián)網(wǎng)”，為本土芯片廠商提供了有利的發(fā)展機(jī)遇。德思普提供“物聯(lián)網(wǎng)+嵌入式AI”等系列化芯片平臺(tái)。

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第1期第24頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。