余凯:边缘革命

2017/09/21

从中心到边缘


       过去是大数据、大模型、大计算这三个因素在推动学术研究和产业发展。所有的计算,从PC到移动设备,有一种聚合的趋势,聚合到云计算、数据中心。但在未来十到二十年,我认为很多计算会转移到互联网的边缘,到设备端,甚至在不联网或无线联网环境下,依赖电池或本地的动力支持进行本地计算。之前我们提出的“嵌入式人工智能”,就是在不联网的情况下实时地实现环境感知,进行人机交互,做决策控制。


       从现在开始,我们会看到从边缘开始的一种革命,正如从2012年开始的深度学习所引发的技术革命。当今人工智能的计算大多数都是在BAT(百度、阿里巴巴、腾讯)的数据中心,但我们会发现,有一个巨大的机会远离数据中心,在互联网的边缘。


未来的三大趋势


       我认为未来有三大趋势。第一大趋势,我称之为“新摩尔定律”。摩尔定律在过去的二三十年间推动了整个全球科技界向前发展。摩尔定律是指每18至24个月,计算机的成本会下降一半,性能则提升一倍。按此规律推算,到2045年,每1000美元可以买到的计算资源几乎就等同于今天人脑的计算能力,即目前天河二号的计算能力,但天河二号的功耗为1000瓦,而人脑只有20瓦。


       这一推断到2045年会不会实现呢?英特尔已于去年正式宣布终结摩尔定律。整个摩尔定律正沿另外一个轨道发展,已经不是每个单位面积上晶体管的数目,而是架构的改进,使得计算由逻辑运算向人工智能运算演进。那么人工智能运算是提升CPU工艺向前发展,还是设计一个新架构?我们发现,如果做通用处理器CPU,它可能会非常灵活,因为它可以做很多任务,但整体效率并不高。而如果针对每个任务做专门的优化,就会将效率提高两到三个数量级。


       第二大趋势,从中心到边缘。从PC互联网到移动互联网,再到智能物联网,对AI的要求越来越高。PC互联网对AI的要求并不高,但在移动互联网上,这种要求出现了。比如,今日头条的新闻与百度很不同,百度是“即搜即得”,而今日头条则是“不搜即得”。那是因为在移动设备上,今日头条实施文章个性化推荐机制,使人机交互信息的获取更加智能、高效。未来,在移动设备上会有越来越强的AI需求,很多计算会从数据中心转移到移动设备上,并在移动设备上做感知、人机交互以及决策等。


       这些计算要实时、低耗能、低成本。例如自动驾驶汽车不可能在前面有孩子突然横穿马路的情况下,还将数据上传数据中心,处理完毕再传回来,这是不可想象的。所以,一定要本地计算,实时处理、没有延迟。又如监控摄像头,未来所有摄像头都会有专门的处理器,处理实时的视频,这是一个大趋势。软件银行集团董事长兼总裁孙正义认为,很多计算未来会在边缘进行,边缘设备上的计算使得这些设备变成了机器人,15年后机器人的数量会超过人类,达到一百亿。


       第三大趋势,在边缘上竞赛。例如,现在每辆车都装有一个倒车摄像头,但未来的自动驾驶车辆将会有8至12个摄像头,摄像头解析度囊括720P、1080P、4K等各个级别。另外,在未来10至20年内,自动驾驶技术的发展会使高速公路上汽车行驶的平均速度由100公里/小时提升至接近它的物理极限——200公里/小时。速度越来越快,要求处理的数据量就持续增长。所以,边缘上的计算会不断地追求更快、更高、更强,这是一项新的竞赛。


让人工智能走向设备端


       未来5到10年,最具颠覆性的产业机会是什么?通常产业机会分成两个阶段,首先是一波2B(面向企业)公司的机会,这些公司做技术,提供“枪炮弹药”。第二波机会就是2C(面向消费者)公司。2B公司为2C公司服务,2C公司再去捕捉用户机会。这个模式在历史上反复发生。比如,90年代末PC互联网刚出现时,这一阶段的首要工作是把架构、网络做起来,所以类似于CISCO(思科公司,全球领先的网络解决方案供应商)这样的公司表现得更优秀。这个阶段整体上属于为B端“造枪造炮”的阶段,然后才有2C的大型互联网公司出现,如Google。


       在我们进入市场时,美国已经将基础技术做得十分成熟。从2000年到今天,我们一直在享受上世纪八九十年代科技成长所带来的机会,然后才产生了用户导向的企业。但事实上在当前整个创业环境中,2C公司的创新代价已经非常高昂,如滴滴融资了上百亿美元,美团也有几十亿美元。而当时Google只融资了两千万美元就上市了,百度差不多只有千万美元,腾讯也是如此,那时有大把的机会去捕捉。但是现在,八九十年代技术创新所带来的能力已经被发掘的差不多了,创新变得越来越沉重。


       那么未来的机会在哪里?在整个高科技市场比较低迷的时候,有一家公司——NVIDIA(英伟达,一家以设计智核芯片组为主的无晶圆IC半导体公司),股票在过去一年多的时间里涨了5倍,是整个高科技市场成长最快的。它的核心逻辑就是“造枪造炮”,我们也非常看重这点,因此致力于做深度神经网络的处理器,为人们提供软硬件结合的解决方案。


       从更宏观的角度看,今年市值排名前20名的高科技公司中,有8家硬科技公司,其中成长得最快的两家是NVIDIA和AMD(美国超微半导体公司,专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器,如CPU、GPU、APU、主板芯片组、电视卡芯片等)。我们做深度学习的处理器也是因为看到了这种趋势,即软件算法跟人工智能和半导体的结合会催生爆发式的成长。我们的关注点是加速推理的效率,打造低功耗、高性能的解决方案,让人工智能走向设备端。


       我们不是一个传统的硬件厂商,而实际上是软硬结合的2B公司。我们首先从系统的角度进行优化,设计专门的软件算法的实验过程,然后根据这个软件算法来设计硬件架构,再用硬件架构去优化软件。通过软硬件优化,我们可以将性能提升两至三个数量级。


       以自动驾驶汽车为例,无论是百度还是Google的无人驾驶汽车,每开两个小时就要停下来散热,因为没有从系统级的层面来优化。软件框架不断往前迭代,硬件架构也需要相应迭代,感知能力才能得到极大提升。我们的目标是打造一款芯片,功耗和成本只有目前市面上顶尖处理器的几十分之一,但性能为其两三倍。


       乔布斯实现了在手机上去掉键盘和鼠标操控,在平板上去掉书写笔,而我们则是要用五年的时间去掉所有遥控工具,完全实现人体感知。要实现这一目标就需要完全重构软件和硬件,让处理器和整个系统的功耗足够低、体积足够小。我们不仅做软件算法,同时,专注于自动驾驶、智能家居和公共安全这三个垂直市场,未来几年这三个市场将会获得爆炸式增长。


       最后,人工智能改变世界,但真正改变人工智能、改变世界的是人才。人工智能目前最缺的就是人才。我鼓励年轻人来地平线实习和工作,我相信地平线现在所做的事情是站在时代前沿的,能够为年轻人提供足够激动人心的成长和学习的机会。我们对于增量性的创新没有兴趣,我们要做的是颠覆性的创新。

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