近日，中星微“數(shù)字多媒體芯片技術(shù)”國家重點實驗室宣布，已研發(fā)成功了中國首款嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）芯片，成為全球首顆具備深度學(xué)習(xí)人工智能的嵌入式視頻采集壓縮編碼系統(tǒng)級芯片，并取名“星光智能一號”。

在2008年北京奧運會開幕式上，10萬觀眾“刷臉”入場，在100個關(guān)口接受了人臉識別系統(tǒng)的驗證。這是奧運史上第一次使用人臉識別技術(shù)，成為中國將該技術(shù)應(yīng)用于安防的標(biāo)志性事件。但當(dāng)時，人臉識別仍然基于模式識別，準(zhǔn)確率的天花板是88%，識別所需時間也較長。

深度學(xué)習(xí)是源于對生物人腦機(jī)理的仿生學(xué)研究，其動機(jī)在于建立、模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它的出現(xiàn)打破了這層天花板，將人臉識別技術(shù)的準(zhǔn)確率提升了10個百分點。

近日，中星微“數(shù)字多媒體芯片技術(shù)”國家重點實驗室宣布，已研發(fā)成功了中國首款嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）芯片，成為全球首顆具備深度學(xué)習(xí)人工智能的嵌入式視頻采集壓縮編碼系統(tǒng)級芯片，并取名“星光智能一號”。這款基于深度學(xué)習(xí)的芯片運用在人臉識別上，最高能達(dá)到98%的準(zhǔn)確率，超過人眼的識別率。該芯片于今年3月6日實現(xiàn)量產(chǎn)，目前出貨量為十幾萬件。

該實驗室執(zhí)行主任、中星微首席技術(shù)官張韻東在接受記者采訪時表示，裝備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的芯片應(yīng)用在監(jiān)控攝像頭上，攝影頭由“眼睛”升級為“帶有大腦的眼睛”，這是全球首次。

“數(shù)字多媒體芯片技術(shù)”國家重點實驗室成立于2010年，依托于北京中星微電子有限公司，由科技部批準(zhǔn)建立。據(jù)資料顯示，中星微電子有限公司于1999年由原國家信息產(chǎn)業(yè)部直接投資創(chuàng)立，是專攻芯片技術(shù)的公司中的“國家隊”，其研發(fā)的“星光系列芯片”曾打破國際市場上無“中國芯”的局面。

“星光智能一號”是一款嵌入式NPU。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU（NeuralProcessingUnit）還未被熟知，卻是芯片領(lǐng)域熱門的技術(shù)。它與馮諾依曼架構(gòu)中的CPU處理器相對，采用的是“數(shù)據(jù)驅(qū)動并行計算”這種顛覆性的新型架構(gòu)。如果將馮諾依曼架構(gòu)處理數(shù)據(jù)的方式類比成單車道，那么“數(shù)據(jù)驅(qū)動并行計算”是128條多車道并行，可以同時處理128個數(shù)據(jù)，利于處理視頻、圖像類的海量多媒體數(shù)據(jù)。

在業(yè)內(nèi)，單位功耗的計算性能，也就是性能功耗比，被用來衡量處理器架構(gòu)的優(yōu)劣。據(jù)該實驗室執(zhí)行主任、中星微首席技術(shù)官張韻東對記者介紹，“星光智能一號”的性能功耗比在傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)上“至少提高了兩三個數(shù)量級”，也就是幾百倍。

高功耗是很多頂尖人工智能技術(shù)被詬病的。IBM20世紀(jì)的“深藍(lán)”和谷歌2016的AlphaGo因其需要由巨大的數(shù)據(jù)計算支撐，前者使用超級計算機(jī)，后者使用服務(wù)器集群，無法脫離恒定溫度和濕度的機(jī)房。AlphaGo下一盤棋光電費就需要3000美元。張韻東將它們稱之為“一場科學(xué)實驗”，離技術(shù)落地、投入應(yīng)用還有較遠(yuǎn)的距離。

這凸顯了嵌入式NPU的小型化、低功耗和低成本優(yōu)勢，加快人工智能技術(shù)落地應(yīng)用。例如無人機(jī)對攝像頭的重量和功耗有很高的要求，否則會影響起飛和續(xù)航能力。而“星光智能一號”只有普通郵票大小，重量僅幾十克，它的誕生讓諸多監(jiān)控攝像頭等小型設(shè)備有了人工智能化的可能，邁出了人工智能從神秘的機(jī)房，跨向生活應(yīng)用的一步。

“我們這個芯片，是全球第一個集成了大腦和眼睛的芯片。”

張韻東分別將芯片中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器和視頻采集、壓縮編碼系統(tǒng)，類比成大腦和眼睛。裝備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的芯片應(yīng)用在監(jiān)控攝像頭上，攝影頭由“眼睛”升級為“帶有大腦的眼睛”。

除了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，國家重點實驗學(xué)術(shù)委員會主任楊曉東介紹，“星光智能一號”集成了國家標(biāo)準(zhǔn)（SVAC）的音視頻編解碼器。這個國家標(biāo)準(zhǔn)在2010年，由中星微和公安部合作制定，是全球第一個專門針對安防監(jiān)控的視頻編寫標(biāo)準(zhǔn)。張韻東解釋說，由于視頻文件太大，只有通過編碼才能在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，而原先的標(biāo)準(zhǔn)借用國外，是針對廣播電視節(jié)目，在安全性方面不佳。SVAC則解決了該問題。經(jīng)過6年的時間，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在國內(nèi)大規(guī)模使用，有望走向國際。

SVAC標(biāo)準(zhǔn)和人工智能分析技術(shù)的聯(lián)姻在安防、偵查上有不錯的成效。2013年11月，山西省省委附近發(fā)生連環(huán)爆炸，根據(jù)省委附近的攝像頭，公安鎖定了犯罪嫌疑人的車輛，通過人工智能比對、分析，在48小時內(nèi)破案。

除了安防，今后，大腦與眼睛兼得的“星光智能一號”將應(yīng)用于汽車無人駕駛或智能輔助，無人機(jī)自動拍攝、跟蹤、避障，智能機(jī)器人理解合成語言、娛樂和陪護(hù)等方面。“深度學(xué)習(xí)的芯片有一個學(xué)習(xí)的過程，就像一個正在成長的小孩，它的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)有一個過程，使用了很多樣本作為它學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)。”張韻東說，隨著樣本不斷的積累，芯片的“智商”會越來越高。

下一代NPU會帶來什么驚喜？芯片也許會更逼近人腦的運算機(jī)理，在低功耗和強(qiáng)計算能力上取得變革性的跨越，從而使得在可穿戴硬件上實現(xiàn)人工智能。

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