地平线AI芯片终面世，国内首款嵌入式人工智能处理器

2017年12月20号，地平线在北京举办了一场名为“AI芯时代”的产品发布会。会上，这家全球领先的嵌入式人工智能领导者带来了全新的嵌入式人工智能视觉处理器。根据地平线介绍，这次推出的芯片是中国首款全球领先的高性能、低功耗、低延时的嵌入式人工智能视觉处理器，采用了地平线的高斯架构，不但融合了地平线算法创新与硬件设计协同的优势，并能提供“算法+芯+云”的完整解决方案。

国内首款嵌入式人工智能视觉处理器

 

据地平线创始人余凯介绍，这次他们推出了两个系列的嵌入式人工智能视觉处理器，分别是面向智能驾驶的征程（journey）系列及首款芯片征程1.0和面向智能摄像头的旭日（Sunrise）系列机器首款芯片旭日1.0。

“地平线把这系列芯片定义为一个协处理器”，地平线首席芯片架构师周峰博士强调。

地平线芯片的架构

地平线方面表示，征程1.0处理器具备同时对行人、机动车、非机动车、车道线、交通标志牌、红绿灯等多类目标进行精准的实时检测与识别处理能力，可支持高性能的L2级别的高级驾驶辅助系统；而旭日1.0处理器则集成了国际领先的深度学习算法，具备在前端实现大规模人脸检测跟踪、视频结构化的处理能力，可广泛用于智能城市、智能商业等场景。

周峰博士表示，这次发布的芯片拥有高性能（一路1080P@30fps的视频输入，可对毎帧图像中的200个目标进行检测识别）、低功耗（典型功耗仅为1.5W）和低延时（小于30ms）的特点。

地平线芯片的技术亮点

至于地平线的芯片是怎样实现这样的突破，据地平线联合创始人和算法副总裁黄畅介绍：

地平线采用自主创新的技术架构，即关注模型（Attention Engine）+认知模型（Cognition Engine）的数据处理流模式。通过这一组合算法，芯片的计算速度可提升10倍以上；另外，应用了边缘学习，可以促进模型不断提升自己，将错误率降低50%以上；加上使用了弹性张量计算核，这能让处理器几乎可以全速的处理各种模型的运算，极大地提升存储、数据传输和计算的效果。据黄畅介绍，通用的处理器，乘法器利用率只有25%，而稍微有些专门设计的处理器，乘法器利用率也只有60%，而地平线芯片的乘法器峰值利用率可以达到100%。

芯片规格

正在这些软件结合下，地平线芯片才实现了其他硬件或者软件供应商所不能达到的效果，黄畅强调。

在谈到作为一个软件公司出身，但最后却涉足了芯片行业。余凯引用了知名计算机天才Alan Kay的话回答。Alan Kay表示：“预测未来最好的方法是创造未来，真正认真对待软件的人应该做自己的硬件”。余凯也指出，通过软硬的深度结合，地平线才能带来明显的效率提升。

基于算法+芯片，地平线谋划的未来

 

据公开资料显示，地平线成立于2015年7月，创始人余凯是前百度IDL副院长，百度无人驾驶项目发起人之一。这个名字体现了地平线公司对超越边界的执着。公司从创立伊始就以打造中国的Neural Processing Unit （NPU）为目标。希望通过研发高性能、低功耗、低成本的处理器和算法软件，解决终端设备在本地的算法和计算问题，成为嵌入式人工智能的领导者。为了实现这个目标，他们自主研发了一种创新的嵌入式人工智能处理器架构IP——Brain Processing Unit，也就是我们平时所说的BPU。

经过两年多的发展，地平线不但在智能家居领域联手美的实现了智能空调的手势控制和自动调节；还基于地平线的第一代BPU架构（高斯架构），联合发布了基于单目摄像头的ADAS系统。在未来，地平线还会持续推出伯努利架构和贝叶斯架构的处理器。为自动驾驶和无人驾驶提供更高性能的嵌入式方案。智能安防则是他们聚焦的另一个重点方向。

推出了征程和旭日系列之后，地平线在芯片方面的表现让人眼前一亮，对于这些底层硬件产品的未来发展。地平线方面表示，征程系列明年的目标是实现感知，到2019年则希望实现建模，2020年之后，地平线征程芯片展望能实现决策功能。

征程处理器的路径图

余凯博士补充说，地平线明年初将会面向自动驾驶推出下一代的伯努利架构征程处理器，这会是世界上第一款像素级的处理器。能够对每一个项目做精确的计算，使得它可以突破传统的检测框的框架，对任何的场景都能做细致的包括路牌、甘蔗、树木包括树木遮挡的人都可以精确的识别。

来到旭日系列芯片，余凯博士强调，不同于传统的摄像头方案，地平线是将AI识别处理放到设备端来实现的。不同于过往，地平线的嵌入式端AI解决方案能够大大降低存储和带宽的投入，这对未来的智能安防有很大的积极意义。

在服务方式上，地平线不但能提供一整套的平台解决方案，同时还能根据客户需求提供不同的技术服务：例如只是一个软件打包，或是一个芯片架构IP授权，这是一个比较灵活的方式。

余凯强调，地平线未来的愿景是“打造智能系统的大脑，让人们的生活更安全、更便捷、更美好”。至于公司近十年的目标则是到2020，地平线BPU能够赋能上亿的物联网智能感知终端，到2025年，有3000万辆汽车内置地平线自动驾驶BPU。

国家集成电路产业投资基金股份有限公司总裁丁文武则对地平线有更高的期望，他表示：希望地平线会成为人工智能领域的Intel。

类脑芯片是终极目标

 

众所周知，在人工智能的算法方面，大家都有不同的优化方式，但来到硬件方面，各自采取的方案又各不相同。但有一点是，传统的计算方式已经不能满足现在人工智能的运算需求。为了应这些新提出的运算需求，业界探讨CPU+GPU、半定制的FPGA人工智能芯片、ASIC和类脑芯片。地平线方面有一个更长远的目标，那就是类脑芯片。

在寒武纪创始人之一陈云霁名为《类脑计算芯片与类脑智能机器人发展现状与思考》的文章中提到。广义上来讲，“类脑芯片”是指参考人脑神经元结构和人脑感知认知方式来设计的芯片。“神经形态芯片”就是一种类脑芯片，顾名思义，它侧重于参照人脑神经元模型及其组织结构来设计芯片结构，这代表了类脑芯片研究的一大方向；类脑芯片研究的另一大方向则是参考人脑感知认知的计算模型而非神经元组织结构。具体讲就是设计芯片结构来高效支持成熟的认知计算算法，如人工神经网络算法或目前备受关注的深度神经网络。

国内公司在这些方面的领先性尝试，值得我们期待。

文/半导体行业观察 李寿鹏