嘉楠做邊緣AI芯片的理念：讓“AI”成為AI

　　王瑩 （《電子產(chǎn)品世界》，北京 100036）

　　摘要：在“2019世界半導體大會(huì )”上，嘉楠科技創(chuàng )始人、董事長(cháng)兼首席執行官張楠賡先生發(fā)表了題為“讓‘AI’成為AI”的演講，并在會(huì )后接受了電子產(chǎn)品世界記者的采訪(fǎng)。他認為真正的AI不僅局限于圖像處理，而且應該兼具視聽(tīng)等多種感官能力。另外，邊緣側AI之所以沒(méi)有普及，因為AI芯片在成本、能耗、算力、通用性等方面仍有不足，只有足夠輕量化、低功耗才能落地。再有，AI芯片的生態(tài)打造也很重要。

　　關(guān)鍵詞：AI；芯片；圖像；音頻

　　1 讓“AI”成為AI

　　從2016年AlphaGo一戰成名以來(lái)，沉寂了60年的AI搖身一變成為“未來(lái)”的代名詞。自動(dòng)駕駛、智慧城市、智能家居等一系列新概念點(diǎn)燃了人們對于A(yíng)I的想象。但另一方面，實(shí)現真正的AI仍存挑戰。

　　AI的通用性首當其沖。當下AI產(chǎn)業(yè)的突破仍處于單點(diǎn)突破期。由于應用背景明確、數據積累豐富，在翻譯、圖像檢測等一些特定的領(lǐng)域里，AI的能力已經(jīng)超越人類(lèi)。但是，真正的AI通用芯片應該具備視、聽(tīng)、觸等多種能力，而不是單獨針對某個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化。因此，就像人一樣，需要各種傳感器同時(shí)起作用，這樣帶給用戶(hù)的體驗才會(huì )更好。

　　總體上，AI的算法有一定的共通性。盡管IoT（物聯(lián)網(wǎng)）領(lǐng)域是個(gè)性化和碎片化的，如果把這些碎片化的領(lǐng)域集合在一起，發(fā)揮通用芯片和算法的優(yōu)勢，這樣可以確保在有限的投入下，產(chǎn)出更多AI應用。而AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）的關(guān)鍵，恰恰在于A(yíng)I在邊緣側設備的落地。

　　2 邊緣側AI需要輕量化和低功耗

　　目前的AI按應用場(chǎng)景主要分為兩種：訓練和推理。不同應用場(chǎng)景對芯片的設計提出了不同要求。具體而言，算法訓練由于對算力要求高，多部署于云端。與之相反，數據推理則更多發(fā)生在邊緣側，因此芯片設計應當兼具低功耗和輕量化。

　　為此，嘉楠科技于2018年9月6日發(fā)布了針對于邊緣側的AI芯片——堪智K210。該芯片采用了先進(jìn)的28 nm工藝，配置RISC-V 64位雙核CPU。K210有完全自主研發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )加速器IP，同時(shí)具備機器視覺(jué)和語(yǔ)音識別能力，可以在超低功耗下進(jìn)行高速卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（CNN）計算。

　　在機器視覺(jué)方面，基于CNN的目標檢測和圖像分類(lèi)任務(wù)，以及人臉檢測和人臉識別，多分類(lèi)物體檢測與識別等，K210都可以獨立、實(shí)時(shí)的獲取多種被檢測目標的大小與坐標，并標識出被檢測目標的種類(lèi)。

　　3 8通道音頻功能的挖掘

　　除了機器視覺(jué)能力外，K210的一大特色是還具備機器聽(tīng)覺(jué)能力。該芯片上帶有支持8通道高性能麥克風(fēng)陣列的音頻處理硬件，可以進(jìn)行硬件加速的實(shí)時(shí)聲源定向與波束形成，無(wú)需占用主CPU資源。一顆芯片就可以實(shí)現聲源定向、聲場(chǎng)成像、波束形成、語(yǔ)音喚醒、語(yǔ)音識別等機器聽(tīng)覺(jué)功能。

　　那么，音頻在此的目的是什么？主要是為了有更遠的拾音距離，一般2個(gè)麥克是三四米的拾音距離，4個(gè)麥克風(fēng)是5米，8個(gè)是6米左右。此外，8麥克風(fēng)還有一些特殊應用，例如做林業(yè)病蟲(chóng)害防治的害蟲(chóng)識別，這是和百度、林業(yè)大學(xué)合作的一個(gè)項目，方法是把麥克風(fēng)扎到樹(shù)里，聽(tīng)蟲(chóng)子嗑樹(shù)的聲音。這需要多組麥克風(fēng)設備扎到樹(shù)里。嘉楠的方案是一個(gè)40 mm見(jiàn)方的模塊，做了防水的處理。利用圖像分類(lèi)、檢測的方法，去“看”視野里是否有特定的害蟲(chóng)。這種方案的應用前景十分廣闊，因為中國的森林很多，還有廣大的農田，這種方案可以大大減少人力投入。

　　4 未來(lái)：共建AIoT“芯”生態(tài)

　　事實(shí)上，邊緣側AI芯片業(yè)態(tài)尚未成熟，各家廠(chǎng)商也都處于摸索階段。嘉楠對于芯片生態(tài)的商業(yè)想象很豐滿(mǎn)，已做了很多嘗試，不僅局限于芯片，而是以芯片為落點(diǎn)，延伸至開(kāi)發(fā)板、算法以及邊緣側的解決方案等。

　　嘉楠向外與AI廠(chǎng)商建立合作關(guān)系，通過(guò)合作補齊算法和數據，同時(shí)也為自身的芯片尋找更多落地場(chǎng)景。兼容性上，嘉楠也推出了第一代模型轉換工具，可以將英偉達等主流企業(yè)的軟件遷移到芯片中，對于開(kāi)發(fā)者更為友好。

　　目前，K210的方案已用于智能門(mén)鎖、智能抄表等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。合作伙伴可以通過(guò)嘉楠的SDK（軟件開(kāi)發(fā)包）等開(kāi)發(fā)出更多產(chǎn)品。嘉楠希望和合作伙伴一道，構建共贏(yíng)格局的AIoT商業(yè)生態(tài)。

　　5 結論

　　嘉楠的K210芯片在某種程度上代表了嘉楠對于A(yíng)I的思考。真正的AI不僅局限于圖像處理，還應該兼具視聽(tīng)等多種感官能力。邊緣側AI之所以沒(méi)有普及，因為AI芯片在成本、能耗、算力、通用性、生態(tài)等方面仍有不足，只有足夠輕量化、低功耗的AI芯片才能落地于邊緣側設備。生態(tài)也是重要一環(huán)，需要芯片廠(chǎng)商一方面從芯片廠(chǎng)商延伸至開(kāi)發(fā)板、算法以及邊緣側的解決方案，同時(shí)向外與AI廠(chǎng)商建立合作關(guān)系。

　　參考文獻：

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　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第7期第19頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處