陳云霽： 從龍芯1號 到寒武紀的跨越

　　[智能時(shí)代遲早要到來(lái)。每個(gè)時(shí)代都有其核心的物質(zhì)載體，比如工業(yè)時(shí)代的蒸汽機、信息時(shí)代的通用CPU，智能時(shí)代也將會(huì )出現這個(gè)核心載體。公司未來(lái)想實(shí)現的是讓人工智能芯片計算效率提高一萬(wàn)倍，功耗降低一萬(wàn)倍]

　　大約6億年前在地質(zhì)學(xué)上被稱(chēng)作“寒武紀”的時(shí)代，大量無(wú)脊椎動(dòng)物在短時(shí)間內出現“生命大爆發(fā)”。如今，“寒武紀”這個(gè)名字再次被人們提及，它源自中科院計算所研發(fā)的人工智能芯片處理器的命名，意喻人工智能即將迎來(lái)大爆發(fā)的時(shí)代。

　　“寒武紀”8月獲得了阿里巴巴領(lǐng)投的1億美元融資，成為估值超過(guò)10億美元的智能芯片領(lǐng)域獨角獸公司。創(chuàng )始人陳云霽、陳天石兄弟倆也因此“一鳴驚人”，躍入公眾視野。

　　目前寒武紀終端處理器IP產(chǎn)品已衍生出1A、1H等多個(gè)型號，在未來(lái)數年，全世界有數億終端設備可望通過(guò)集成寒武紀處理器，來(lái)獲得強大的本地智能處理能力。

　　陳云霽的目標是，讓人工智能芯片計算效率提高一萬(wàn)倍，功耗降低一萬(wàn)倍。要實(shí)現這一目標，除了借助資本壯大快速發(fā)展自己，還需要陳云霽與陳天石倆兄弟繼續長(cháng)期以來(lái)的“雙劍合璧”。

　　把AlphaGo裝進(jìn)手機

　　在8月底的中科院舉辦的一場(chǎng)名為“探索者”的創(chuàng )新大會(huì )上，哥哥陳云霽現身，和他同臺的不乏德高望重的老院士，其中包括中科院生物物理研究所、上海生科院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員郭愛(ài)克院士，以及量子衛星首席科學(xué)家、中科大教授潘建偉院士。

　　陳云霽身穿印有寒武紀字樣的白色圓領(lǐng)T恤，一身休閑的裝扮，和硅谷的創(chuàng )業(yè)者并無(wú)兩樣。他腰間掛著(zhù)工卡和鑰匙，手里抱著(zhù)電腦，一看就是不折不扣的理工男。坐在第一財經(jīng)記者身邊的中科大地球空間科學(xué)學(xué)院教授孫立廣幫著(zhù)解釋道：“云霽是典型的科大人，他這身打扮不是不重視，科大人都是那么穿的，所以你們不要怪他。”

　　陳云霽以“制造機器大腦”作為他演講的標題。這位早在2015年就入選《麻省理工科技評論》35歲以下的全球最佳35名創(chuàng )新人士的“天才少年”說(shuō)道：“公司未來(lái)想實(shí)現的是讓人工智能芯片計算效率提高一萬(wàn)倍，功耗降低一萬(wàn)倍。這意味著(zhù)我們可以把AlphaGo這樣的東西放到手機里，讓手機幫助我們做各種各樣的事情，甚至通過(guò)長(cháng)期的觀(guān)察和學(xué)習，真正實(shí)現強大的智能。”

　　之所以稱(chēng)其為“天才少年”，是因為陳云霽9歲就開(kāi)始上中學(xué)，14歲進(jìn)入科大少年班。弟弟陳天石也基本上沿襲了哥哥的成長(cháng)路徑。“我畢業(yè)后一直是做芯片的，我弟弟一直是做算法的，芯片加算法，就正好誕生了‘寒武紀’的人工智能芯片。”陳云霽告訴記者。

　　陳云霽是江西南昌人，父親是電力工程師，母親是歷史老師。這也培養了兄弟兩人“文理兼備”的特點(diǎn)。陳云霽癡迷歷史，特別愛(ài)看書(shū)，不管是工程類(lèi)的，還是歷史方面的。如今已經(jīng)是雙胞胎的父親的陳云霽認為，對于孩子來(lái)說(shuō)，興趣非常重要。

　　陳云霽愛(ài)打游戲。他頗為得意地告訴記者，自己大學(xué)本科主要“從事”《星際爭霸》。但是也是在游戲中，陳云霽獲得了芯片的靈感。他表示，非常樂(lè )于見(jiàn)到Facebook和谷歌的DeepMind等AI巨頭訓練機器，挑戰《星際爭霸》的人類(lèi)玩家。AI研究者現在可以使用開(kāi)放工具構建自己的模型，來(lái)應對《星際爭霸》的技術(shù)挑戰。

　　在創(chuàng )立寒武紀前，陳云霽在大學(xué)的最后一年，就參與了中國第一塊通用CPU芯片龍芯1號的研制項目，這對他來(lái)說(shuō)是一個(gè)光榮又難得的機會(huì )。

　　2002年，他如愿以?xún)攣?lái)到了中科院計算所，跟隨胡偉武研究員碩博連讀，成為當時(shí)龍芯研發(fā)團隊中最年輕的成員。博士畢業(yè)后，他留在了計算所。25歲時(shí)，陳云霽就已經(jīng)成為8核龍芯3號的主架構師。

　　中科院計算所為中國計算機產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界培養了大量高技術(shù)人才，走出了聯(lián)想、曙光等一批高技術(shù)企業(yè)，也是寒武紀科技的重要股東和產(chǎn)學(xué)研長(cháng)期合作伙伴。聯(lián)想創(chuàng )始人柳傳志就曾是中科院計算所的一位研究員，后來(lái)他把其中的一個(gè)實(shí)驗室變成了聯(lián)想的前身。聯(lián)想盈利后，對計算所的回饋非常大，還幫計算所建了新大樓。

　　從“龍芯”到“寒武紀”，陳云霽和陳天石瞄準了人工智能的生態(tài)布局。他曾這樣解釋自己的靈感來(lái)源：“人的大腦是已知世界中最智能的物體。如果能把大腦中神經(jīng)元和突觸數字化抽象出來(lái)，這樣的數字化網(wǎng)絡(luò )某種程度上可能就繼承了人腦對信息的處理能力。”

　　不過(guò)雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )是智能處理的好方法，但目前通用處理器功耗高、效率低也阻礙了人工智能芯片發(fā)展。陳云霽解釋道：“如果要用通用處理器搭建一個(gè)人腦規模突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，可能需要建一個(gè)電站來(lái)給它供電。AlphaGo下一盤(pán)棋動(dòng)用了1000個(gè)CPU和200個(gè)GPU，每分鐘的電費就高達300美元，而網(wǎng)絡(luò )規模只有人腦的千分之一。”

　　寒武紀AI芯片恰恰解決了這一問(wèn)題——它能在計算機中模擬神經(jīng)元和突觸的計算，對信息進(jìn)行智能處理，還通過(guò)設計專(zhuān)門(mén)存儲結構和指令集，每秒可以處理160億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)2萬(wàn)億個(gè)突觸，功耗卻只有原來(lái)的十分之一，未來(lái)甚至有希望把整個(gè)AlphaGo的系統都裝進(jìn)手機。

　　在陳云霽看來(lái)，制造出具備人類(lèi)的智能的機器大腦，意味著(zhù)人類(lèi)將從繁瑣的體力勞動(dòng)和簡(jiǎn)單的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，而聚焦到創(chuàng )造性的活動(dòng)中。這對于擁有一對雙胞胎的陳云霽來(lái)說(shuō)，可謂是能夠解決眼下的燃眉之急。

　　中科院上海生命科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所仇子龍向陳云霽調侃道：“如果有了你所期待的機器大腦，對你來(lái)說(shuō)最開(kāi)心和最不開(kāi)心的事情是什么?”陳云霽幽默地回應道：“最開(kāi)心的事情是有人幫我帶孩子了，最不開(kāi)心的事情，是自己沒(méi)孩子帶了。”

　　制造“機器大腦”

　　潘建偉院士問(wèn)陳云霽：“既然機器能快速學(xué)習，那能不能直接把機器學(xué)到的東西復制進(jìn)人腦?如果一臺機器經(jīng)過(guò)訓練學(xué)到的東西，能不能復制到其他大量的機器中?”

　　對此，陳云霽表示，科學(xué)家現在在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )芯片中操縱的是虛擬的神經(jīng)元，而不是真實(shí)的神經(jīng)元，要將數據拷貝進(jìn)人腦，目前還實(shí)現不了。不過(guò)，現在完全能夠把一臺已經(jīng)學(xué)習過(guò)的機器復制到其他的機器中，而且這種復制的成本較低，是比較可行的節省成本的方法。

　　此外，針對特斯拉創(chuàng )始人馬斯克近期提出的“人工智能和人類(lèi)的共生體”(AI-humansymbiote)，陳云霽認為，這種“人腦的數字化擴展”的外部設備現在還很難做到。他對第一財經(jīng)記者表示：“這在技術(shù)上還非常難，現在人類(lèi)只能復制大腦中一些比較粗淺的信息。”但是展望未來(lái)十年腦機接口的發(fā)展，他表示：“這倒有可能，現在很多人都在做這方面的嘗試。”

　　對于人工智能未來(lái)發(fā)展的路徑，陳云霽和陳天石都認為，隨著(zhù)社會(huì )逐漸從信息時(shí)代過(guò)渡到智能時(shí)代，人工智能芯片將是支撐智能計算不可或缺的載體。復雜的深度學(xué)習網(wǎng)絡(luò )計算需求很高，需要有更多更強大的計算資源。

　　GPU是作為目前主流的人工智能計算平臺，由于其基本框架結構并不是為人工智能所設計的，因此效率受到很多限制。而FPGA雖然迭代快，但從計算速度和能耗比來(lái)說(shuō)，和專(zhuān)用的人工智能芯片相比仍然有差距。陳天石在近期接受采訪(fǎng)時(shí)透露：“目前還有很多公司和高校也在引用跟蹤我們前期的成果，研制深度學(xué)習專(zhuān)用的ASIC，比如谷歌TPU。”

　　他說(shuō)道：“上個(gè)世紀以來(lái)，美國信息技術(shù)快速發(fā)展，涌現出Intel為代表的一系列偉大的芯片公司，驅動(dòng)人類(lèi)社會(huì )從工業(yè)時(shí)代過(guò)渡到信息時(shí)代。近年來(lái)，隨著(zhù)人工智能技術(shù)和腦科學(xué)的加速發(fā)展，以智能手機、智能駕駛、智能制造和機器人為代表的智能技術(shù)開(kāi)始逐漸成熟。人類(lèi)社會(huì )正處于從信息時(shí)代到智能時(shí)代的拐點(diǎn)，芯片的使命將從信息時(shí)代的計算轉變?yōu)橹螜C器智能。而寒武紀正是能夠擔當起這一光榮使命的公司。”

　　不過(guò)英偉達一位專(zhuān)業(yè)人士對第一財經(jīng)記者表示：“寒武紀和英偉達的芯片沒(méi)有很強的可比性，因為它是為專(zhuān)門(mén)目的而設計的集成電路(ASIC)，就好像谷歌的TPU芯片就是為T(mén)ensor-flow設計的，會(huì )有局限性。而英偉達的GPU具有更大的寬展性，能根據不同的應用需要編程，為不同的算法優(yōu)化，也能經(jīng)得起技術(shù)升級的考驗等。”

　　事實(shí)上，由于定制化、低功耗等好處，ASIC正在被越來(lái)越多地采用。以目前火爆的比特幣“挖礦”為例，過(guò)去都是采用英偉達的芯片，但是英偉達的GPU有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是耗電非常大，“礦工”需要為此支付高昂的電費，這筆費用會(huì )稀釋他們的利潤。為此，比特幣“礦工”開(kāi)始越來(lái)越多轉向ASIC專(zhuān)用集成電路，這是寒武紀這類(lèi)公司的機會(huì )所在，另一方面也是對英偉達GPU的威脅。

　　踏上商業(yè)化征程

　　人工智能當前迅速發(fā)展，很大程度上得益于深度學(xué)習帶來(lái)的提升。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )意味著(zhù)龐大的計算量，快速迭代需要提速。而作為人工智能和新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )芯片，除了目前集成了百萬(wàn)神經(jīng)元的IBM類(lèi)腦芯片TrueNorth，寒武紀的人工智能芯片DianNao也被列為先進(jìn)的芯片之一。

　　但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )芯片要走出實(shí)驗室，進(jìn)入市場(chǎng)應用并不容易。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )之父、Facebook人工智能實(shí)驗室(FAIR)主人YannLeCun就曾對IBMTrueNorth發(fā)表消極評論。

　　對此，陳云霽兩年前接受采訪(fǎng)時(shí)就表示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器處于“春秋戰國”時(shí)期，這個(gè)新興領(lǐng)域和通用CPU不一樣，不存在太多歷史積累上的差距。“相反深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器中國做得還是最早的，完全有領(lǐng)先的可能性。”陳云霽說(shuō)道。上個(gè)月底，當第一財經(jīng)記者問(wèn)道，寒武紀的芯片未來(lái)會(huì )在哪些行業(yè)得到實(shí)際的應用時(shí)，陳云霽明確表示，未來(lái)一兩個(gè)月就會(huì )有答案。

　　9月2日，華為在德國IFA展上重磅發(fā)布全球首款麒麟970移動(dòng)計算平臺。雖然沒(méi)有公開(kāi)宣布，但其背后的AI芯片就是來(lái)自寒武紀。華為一名高層向第一財經(jīng)記者表示，華為海思和寒武紀確實(shí)是在合作開(kāi)發(fā)。另有媒體爆料，麒麟970整合NPU(NeuralProcessingUnit，神經(jīng)處理單元)的構想早在五年前就已經(jīng)開(kāi)始醞釀。

　　針對與華為的合作，陳云霽雖然沒(méi)有正面回答第一財經(jīng)記者的問(wèn)題，但弟弟陳天石曾透露了寒武紀芯片的市場(chǎng)商業(yè)化推進(jìn)：“主要是兩方面：一是終端，二是云端。終端產(chǎn)品就是手機、智能眼鏡、手環(huán)等，需要芯片去識別圖像、影音和文字。而在云端，像科大訊飛、曙光這樣知名的云端客戶(hù)，都已經(jīng)是寒武紀的客戶(hù)。”

　　而陳云霽則坦言：“智能發(fā)展到現在，算法上的進(jìn)步很多，也能解決很多實(shí)際應用中的問(wèn)題，比如模式識別。但這和人們所期望的振奮人心的智能還存在很大的距離。”不過(guò)他認為，硬件的研究，尤其是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )芯片，對于人工智能進(jìn)步，尤其是對于高級智能能力的實(shí)現，會(huì )有關(guān)鍵的作用。

　　寒武紀有一個(gè)非常洋氣的英文名字，叫Cambricon。但是相比來(lái)說(shuō)，寒武紀芯片的名字卻是以非常直白的拼音DianNao來(lái)命名代號，讀起來(lái)就是中文拼音的“電腦”，有這個(gè)接地氣的名字，還要感謝一位法國人。

　　陳云霽表示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器這個(gè)課題是個(gè)中法合作項目，最初他們想起一個(gè)類(lèi)似于“Electricmachine”或者“ElectricBrain”的英文名字。但是當時(shí)團隊里一位法國人，來(lái)自法國國家信息與自動(dòng)化研究所(Inria)的研究員OlivierTemam就向他們建議稱(chēng)，與其取一個(gè)平淡的英文名字，還不如反其道而行用中文的拼音來(lái)命名，這樣對外國人來(lái)說(shuō)是“外語(yǔ)”，他們反而會(huì )覺(jué)得十分“洋氣”。

　　令人驚訝的是，寒武紀團隊成員的平均年齡只有25歲，但是他們中的大多數人都已是芯片設計開(kāi)發(fā)和人工智能研究的“老司機”了。很多骨干成員在校期間已開(kāi)始從事相關(guān)領(lǐng)域的工作。

　　咨詢(xún)公司Tractica的預測數據顯示，到2025年，與人工智能相關(guān)的深度學(xué)習芯片組市場(chǎng)收入，將由去年的5億美元飆升至122億美元的規模，復合年均增長(cháng)率超過(guò)40%。

　　“智能時(shí)代遲早要到來(lái)。”陳云霽表示，“每個(gè)時(shí)代都有其核心的物質(zhì)載體，比如工業(yè)時(shí)代的蒸汽機、信息時(shí)代的通用CPU，智能時(shí)代也將會(huì )出現這個(gè)核心載體。”