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全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

(2017-09-04 08:49:49)
分类: 自然、科技、创新、发明、军事
人工智能(AI)的发展热潮已经引发了全世界的关注与热情,而华为麒麟970的发布注定将成为人工智能发展史上的一个里程碑。

头顶“全球首款手机AI芯片”的光环,麒麟最新一代970处理器当地时间9月2日下午在德国IFA展会上正式发布,华为消费者业务CEO余承东在大会官方论坛发表主题演讲,全面阐释了华为消费者业务的人工智能战略。同时他披露,搭载麒麟970的华为新一代Mate手机将于10月16日在德国慕尼黑发布。

“在日常生活中,我们需要个体智慧和集体智慧相互协同产生更巨大的力量;未来的智慧终端想要不断的发展,相应的人工智能体系一定既要充分发挥终端自身的能力和价值,也要结合大数据和云技术带来的海量信息、服务和超强计算力。人工智能在未来终端上的实现必须通过端云协同,这也是我们当前战略布局的重点。”余承东这样说道。

Mobile AI=On-Device AI+Cloud AI

在人工智能时代,智慧终端将变成人的助手,其信息、服务直达和高效实用会让用户得到完全不一样的体验,真正实现“知你”、“懂你”、“帮你”。而人工智能必将推动智能终端的智慧化进程,不仅是被动响应用户的需求,更能够主动感知用户状态和周边环境,并提供精准服务的全新交互方式。

余承东在演讲中提出“Mobile AI=On-Device AI+Cloud AI”的公式,人工智能在未来终端上的实现必须通过端云协同。云侧智能经过多年发展,已经广泛应用,但是云侧智能的体验并不是完整的。在用户体验方面,还存在着不够实时、随时、稳定性和隐私方面的问题,而端侧智能可以实现同云端智能的优势互补。

端侧智能在发展上面临着四大挑战——感知、认知、安全和动力。强大的感知能力是手机成为人的分身和助手的前提,也是智能的基础、人机交互的起点,因此,手机的摄像头要求做到实时精准,并看得更全、更清、更快、更久;而手机的麦克风则要求多方向、远距离地解析出用户的语言,并能分辨情绪。在认知层面,端侧智能除了需要做到场景识别和分析用户的基本属性外,还需做到基于用户画像和过往行为习惯及结合当前的使用场景,推测出用户的行为意图。

在浏览完个人信息、录入私人密码后,如何做到更安全呢?手机强大的感知系统会产生大量的敏感数据、私人数据、隐私数据,端侧智能便需要构筑一个完备的安全隐私体系,确保数据安全。此外,未来的智慧终端将面临更复杂场景的任务处理,因此强劲持久的动力系统将必不可少,高性能、高效率是端侧智能的重要条件。

麒麟970何以成为首款手机AI芯片

AI技术的核心是对海量数据进行处理,当前以CPU/GPU/DSP为核心的传统计算架构已经不能够适应人工智能时代对计算性能的海量需求,产业界对新计算架构的探索始终没有停止过。

在手机侧,由于具备随时性、实时性和隐私性等重要特点,AI本地处理能力就变得尤为重要,当前手机侧的性能问题已经成为阻碍移动AI技术发展的最大掣肘。与服务器端AI设计不同的是,麒麟970选择了具有高能效的异构计算架构来大幅提升AI的算力,以应对与数据中心完全不同的挑战。

麒麟970的开发团队在继承过去数代成果的基础上,首次集成NPU(Neural Network Processing Unit)专用硬件处理单元,创新设计了HiAI移动计算架构,其AI性能密度大幅优于CPU和GPU。相较于四个Cortex-A73核心,在处理同样的AI应用任务时,新的异构计算架构拥有大约50倍能效和25倍性能优势,这意味着麒麟970芯片可以用更高的能效比完成AI计算任务。例如在图像识别速度上,可达到约2000张/分钟,远高于业界同期水平。

同时,麒麟970采用了行业高标准的TSMC 10nm工艺,在近乎一个平方厘米的面积内集成了55亿个晶体管、内置八核CPU,功耗降低了20%;率先商业运用Mali-G72MP12全新一代GPU,相较于上一代,图形处理性能提升20%、能效提升50%,可以更长时间支持3D大型游戏的流畅运行;全新升级自研双摄ISP,并支持先进的人脸追焦、智能运动场景检测和新降噪等技术。

在华为传统强项的连接性上,麒麟970支持全球先进的通信规格LTE Cat.18,实现了1.2Gbps峰值下载速率,能够在全球范围内实现各运营商的高速率组合,即便在高铁上也能保持稳定的下载速率。

手机的普及已经无处不在了,根据数据显示,未来5年,全球手机的出货量将超过85亿台,这么一个庞大的产业规模下,其实有这许多空间去遐想“人工智能”。高通认为,移动终端必将会成为全球最普遍的人工智能平台,并且根据高通一直以来在移动领域芯片和算法的领导地位,有十分好的契机去实现和推动人工智能的发展。

日前,高通收购了荷兰阿姆斯特丹大学附属的一家人工智能的公司Scyfer B.V.,根据高通的说明,是为了充实高通在人工智能领域的人才团队。事实上,高通在人工智能领域的耕耘已经超过了十年,大约2012年已经开始进入到深度学习的阶段。收购Scyfer其实是继2015年在荷兰设立了研发分支机构之后的举动。Scyfer团队的加入,可以很好地利用他们在人工智能方面的技术储备,应用到高通目前所关注的产品和领域中去。


人工智能为什么要在终端侧处理?

  终端,就是我们常用到的手机或者汽车等实在存在的产品。以往,很多人工智能的东西可能都要通过云端来实现,譬如翻译,它很依赖网络,响应速度也慢。随着大家对功能的进一步诉求,在终端侧实现人工智能变得更加迫切。

  总结来说有四个主要的原因:第一是隐私性,这很容易理解,数据隐私保护的问题。第二,可靠性,例如汽车需要进行实时的决策而不是上传到云端再进行处理。以及第三,低时延。此外,第四是高效利用网络带宽,这就是为什么我们需要将部分数据处理放在终端侧完成很重要。

人工智能在终端侧处理会面临什么难题?

  如果简单的把很多人工智能的工作架设在终端上,必然会带来一些问题。首先,人工智能工作负载本身非常复杂,通常它需要大量、密集的计算,同时它有始终开启且实时在线的需求;此外,智能手机、无人机、汽车等终端产品的计算环境是非常受限的,它们面临着人工智能工作负载要克服的热效率、电池续航时间、内存以及存储空间等问题。

  随着芯片研发的深入,高通在电池性能和热效率等方面的解决能力已经十分有优势了,这也为高通进一步深耕人工智能提供很好的基础。但是是否有好的芯片就够了?答案是还不够的。

高通是如何解决在终端侧实现人工智能的?

  高通除了做高效的芯片之外,其实也一直有做算法上面的改进,目前整个行业对于算法的提升非常重视,Qualcomm不仅对未来可能出现的新工作负载和新的用例进行优化;同时也对现有的算法(专注的算法优化和提升主要包括压缩、层间优化和稀疏优化等)进行优化提升,让它能够在移动终端上更高效的运行解决方案。

  另外,就是软件工具部分。在终端侧,一方面Qualcomm提供自己的软件工具支持在终端侧进行的人工智能,同时也和生态系统里的合作伙伴合作,支持比如TensorFlow、Caffe2等。


  高通在今年7月已经推出了骁龙神经处理引擎,它已经有SDK供开发者开发,能够让工智能工作负载在现有的骁龙移动平台上实现高效的运行。同时,通过这一套工具包,第三方开发者能够更好地利用多样的Qualcomm的硬件架构,包括CPU、GPU、DSP进行人工智能的处理。此外,该工具包不需要对网络进行特定的人工智能培训,它支持TensorFlow、Caffe、Caffe2以及一些未来即将发布的框架。这套工具包还支持优化的特性:无须专门针对特定的硬件核心进行编程,就可以在我们的一个或多个硬件核心上运行深度神经网络。

人工智能在终端侧实现之后,会带来什么体验的提升?

  高通为智能手机提供了增强的连接性能,以及人工智能的功能,而这必将为智能手机用户带来全新的体验。举三个例子,首先是具有人工智能特性的智能手机,将会为用户带来真正的个人助理功能,其次可以利用深度神经网络技术提供出色的拍照能力,此外还可以带来更强的安全性。我们相信未来人工智能还能给手机带来其他优势,比如延长手机电池的续航时间、实现更好的手机联网能力、增强的安全性能、还可以更好地对调制解调器进行管理等。通过人工智能特性,我们将把现有的骁龙移动平台变得更好。


高通未来的愿景

  高通目前把不少的应用前景放在人工智能汽车领域上,因为汽车是目前所能遇见集成度最高的“终端”。高通也有在研究自然语言处理和自然语言理解。

  高通认为,未来的人工智能,应该是具备高通现已支持的高性能、低功耗终端的能力,并能够利用先进的无线通信技术(5G),实现终端侧与云之间的人工智能配合和连接。

  高通目前已具备相应的能力,让客户在高通支持的终端上运行人工智能工作负载。同时,也拥有非常稳健的研发和产品路线图,并着眼未来。

  所以,你所感知到的高通,并非只限于在芯片上面的发展。也会在用户感知明显的终端中去提升人工智能的发展,譬如汽车市场等。


                                      深入浅出, 看懂华为Mate10的智慧大脑――麒麟970

在IFA 2017大会上,麒麟970和大家正式亮相,我们提出了一个新的理念:“A new brain in your mobile”, 把AI理念正式引入华为手机领域。人工智能正在不断取得突破与进展,人类也正处于智能终端向智慧终端演变的历史性时刻。而我们正在做一件事:造一个“大脑”,然后把它放进智慧终端里。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

关于智慧终端

人工智能的引入将推动智能终端升级为智慧终端,使其对于信息的处理方式发生本质上的变化,从过去的数据处理模式演进成知识处理模式。就像是人类大脑处理知识一样,可以将脑中某个领域的知识在需要的时候瞬间爆发出来。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

智慧终端不仅会响应用户的需求,更是能提供主动感知和主动服务的全新交互方式。从弱人工智能到强人工智能,随着技术不断演进,智慧终端会让用户“越来越省心”,从初级的辅助体验渐渐发展为有主动感知力、认知力,具备学习能力、推理和判断能力,乃至最终帮助人类获得高级智能支持的能力。从基础生理功能扩展到脑力扩展,具备人工智能的智慧终端会给用户一种自己的手机“会思考”的体验。

5年前我们已开始为AI着手准备

在2012年以前,我们就开始思考智慧终端该有一颗什么样的大脑,以及Ta会干些什么、学习什么、如何思考。为了创造“A new brain”,我们做了各种相关的科学研究和应用尝试。例如我们的“诺亚方舟实验室”做过的探索,以及我们在一些机型上的尝试。

诺亚方舟实验室成立于2012年。作为人工智能算法的研究、管理 AI 的技术合作、识别 AI 主要应用场景和需求管理等研究的前沿阵地,诺亚方舟实验室的创新产品和技术主要聚焦在数据挖掘、人机交互、智能系统以及大数据系统领域,主要致力于“从大数据到大智慧”,对未来5-10年的技术发展方向做前瞻性的研究。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

诺亚方舟实验室和加州大学伯克利分校开展人工智能基础研究的战略合作,重点聚焦深度学习、强化学习、机器学习基础理论、自然语言处理、计算机视觉等人工智能热点课题的研究。

除了各种前瞻性的研究,我们也做了很多有益的尝试,并在多个技术领域取得了突破。自2016年起,诺亚方舟实验室的研究成果就已经逐步应用到华为的手机产品上——Mate 9、P10 所采用的人工智能,应用在传感器算法、计算机视觉、搜索引擎和语义理解等领域。例如Mate9应用了智能感知学习技术,能够跟踪趋势和行为模式,从而确保手机持续运行的快速和顺畅,避免出现像手机使用时间越长,反应越慢的情况;P10 & P10 Plus新增的Ultra Memory功能,结合智能感知和深度学习,实现了自动内存压缩和回收,以及自动碎片处理功能,极大提高了手机的响应速度,也缩短了应用启动时间。

我们眼中的AI战略

人工智能发展的现状是端侧AI运算能力的严重缺失已经成为阻碍人工智能应用落地的最大短板,这种不均衡发展就是我们要致力改变的。

Mobile AI=On-Device AI + Cloud AI,这就是我们眼中的AI战略。如同余老大在IFA大会上说的那样,AI是信息技术演进的必然,中国将成为人工智能技术创新与商业应用的高地,引领全球人工智能的发展。在这样的大背景下,我们正好拥有最好的合作伙伴,赶上了最好的时机,随着研究与尝试的深入,我们优先发展端侧智能的路线愈发明晰,让端侧智能运算部署能力迎头赶上,人工智能只有在端云结合、协同工作的环境下才可以健康发展。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

未来我们希望通过“芯‐端‐云协同”,结合用户使用场景,为用户带来最极致便捷的体验。云端智能的优势在于强大的运算能力,基于大数据给出大智慧,在策略性输出上有极大优势。而端侧具备了智能强大的感知能力之后,手机就会成为帮助用户思考的分身和伙伴。两者达成平衡与协调,才是未来终端发展的出路。大量实时、场景化、个性化的数据,在强劲持久的芯片处理能力支持下,让手机端具备的认知能力可以进一步提升,真正做到为用户提供个性化、直达服务。

人工智能时代的智慧终端,会在端侧更高效地完成用户行为的学习与分析,给用户提供更好的体验以及隐私保护。要实现这种强大的端侧智能,我们必须赋予手机新的大脑,让这个伙伴更高效地进行人工智能运算。

我们赋予这个大脑强悍的性能

要让这个新大脑运转如飞,基石就是打造可以更高效进行人工智能计算的移动计算平台。

麒麟970的开发团队在继承过去数代成果的基础上,加入了业界首个用于神经元计算的独立处理单元NPU(Neural Network Processing Unit),并且和CPU、GPU、DSP组成了HiAI 人工智能移动计算平台,把端侧AI的算力提升到了新高度,这不仅是技术进步,更是人工智能发展的大势所趋。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

AI 技术的核心是对海量数据进行大量的处理,而当前以CPU/GPU 为核心的传统计算架构已经不能够适应AI 时代对计算性能的海量需求。在云端服务器方面,已经有人尝试制造专用的高性能AI处理器来解决这个矛盾,例如Google 的TPU,NVIDIA 的Volta等,都是专为提升AI运算能力提出的解决方案。但是在手机端,谁来做相应的工作,为端侧AI的运算能力做革命性地提升呢?显然我们应该做这个挑战者。

手机作为一个随身设备,与服务器相比,要在有限的空间里面临更大的挑战。手机芯片设计受到诸多方面的限制,要在1/100的体积内,兼顾供电、散热和能耗,这在业内至今还没有先例。可以很好实现人工智能端侧运算的手机SoC芯片既要不断追求最好的性能,同时对每一个能力的加入又都是必须用最高的性能密度和最好的能源效率的方式进行,这对芯片的设计提出了超高的要求。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

在我们的开发团队使用了HiAI移动计算架构之后,麒麟970的AI性能密度大幅优于CPU和GPU。同样是四个Cortex-A73核心,在处理同样的AI应用任务时,新的异构计算架构拥有大约50倍能效和25倍性能优势,这意味着麒麟970芯片可以用更少的能耗更快地完成AI计算任务。例如在图像识别速度上,可达到约2000张/分钟,远高于业界同期水平。而麒麟970率先商用的Mali G72 MP12 GPU,与上一代相比,图形处理性能提升20%,能效提升50%,可以更长时间支持3D大型游戏的流畅运行。

除此之外,麒麟970全新升级自研ISP,支持人工智能场景识别,自动配置专业拍照参数,帮助消费者拍出更自然、更美的照片;先进的人脸追焦技术,让随手拍摄的人像更清晰;智能运动场景检测技术,实时识别运动速度并完成对焦拍摄;多频段分离的降噪技术,使夜景拍摄效果更加自然通透。同时,麒麟970支持全球最高的通信规格LTE Cat.18/Cat.13,实现了业界最高的1.2Gbps峰值下载速率,能够在全球范围内实现各运营商的最高速率组合。

全球首款手机AI芯片麒麟970来了!华为新一代Mate将搭载

麒麟 970 打破移动端硬件能力的瓶颈,重新定位未来云和端之间的协同关系。基于云端的大数据,可训练形成通用知识模型并传递到移动端上运行,这意味着手机将具有通用知识能力,譬如可识别物体类别等功能。同时,结合本地个性化模型的运行和计算,麒麟 970 将为用户提供完整的知识能力,不仅可识别物体类别,更可以提供与“你”有关的信息。

麒麟 970 将充分发挥人工智能运算方面的优势,既可以满足实时性、随时性的人工智能应用要求,又可以有效保护用户隐私。云和端之间协同的关系并非只是计算依赖,更多是数据传递和更新。

麒麟 970 在将AI算力提升几十倍的同时,还提供了完善的多应用模式和机器学习框架的支持,让开发者可以用自己最习惯的方式获得麒麟 970 的强大 AI 算力,开发出更具想象力和全新体验的应用。采用创新HiAI移动计算架构的麒麟970是我们造脑计划中一块重要的拼图,正是麒麟970的创新和突破,智慧终端的新大脑才得以真正运作起来。

麒麟970,只是智慧终端的开始

我们相信,搭载人工智能芯片的终端设备将大大提升端侧AI的运算能力和响应速度,为所有依赖人工智能的应用解开了封印,可以说从此打开了手机AI应用体验的万花筒,大量的实时地,个性化地,充满想象力和表现力的AI应用终于有机会在手机实现。而麒麟970作为一个开放的人工智能移动计算平台,会向更多的开发者开放,这个全新的平台会让他们用最舒服的方式开发更多基于人工智能的新应用,对于消费者而言,一个全新的Mobile AI时代已经来临。

以麒麟970为支点,我们撬动了端侧AI性能的大幅跨越,通过端云协同实现由智能手机向智慧终端的重要进化,A new brain in your mobile,这一次,我们为智慧终端打造出新一代大脑,下一步,这颗大脑将被装进手机,让更多用户可以感受到一部有智慧的手机带来的全新体验,一种为“你”而生的体验。

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