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        3. 楊陽
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          安防創新百人會丨深耕高性能計算,比特大陸如何制定ASIC芯片終極方案

          楊陽
          2018-07-12 · 16:31
          [ 億歐導讀 ] 不同于英特爾和谷歌定位于通用的AI生態,將AI芯片大范圍應用于醫療影像、互聯網等方面。比特大陸在安防產業下,所扮演的提供AI計算基礎設施者又是怎樣的角色?
          湯煒偉,芯片,ASIC,推理計算,安防

          作者:楊陽

          當前,安防市場的熱度有增無減,隨著人、車、物識別水平的不斷提高,安防市場場景落地的廣度、深度以及精確度越發成熟和完善。而AI芯片作為安防產業鏈的上游端,相較于中游的產品生產商和軟硬件提供商,智能化的更迭速度更快應用性更強,除了傳統安防類公司,也引起越來越多的新興科技公司進行逐鹿。

          北京比特大陸科技有限公司,是一家高性能計算芯片公司,專注于研發高性能、低功耗的ASIC芯片,目前主要應用于區塊鏈與人工智能兩個領域。當英特爾致力于CPU的研究、英偉達開發GPU時,比特大陸與谷歌公司一脈相承,深耕到TPU。然而本質上看,不同于谷歌“訓練+推理”的應用模式,比特大陸是基于硬件產品來研發銷售服務器,從而打造AI芯片系統化,且側重在云上的推理。下面我們將細致解析何為ASIC芯片,以及該芯片的應用意義有哪些?

          軟件定義芯片,聚焦視頻圖像結構化

          AI芯片的制作流程,是從原理設計開始,然后經過物理設計、臺積電廠商完成工藝設計、制成小的芯片后,再由封裝廠封裝,經由測試篩選出優質芯片,最后進行出產。出產之后,比特大陸會做一套小的核心系統,系統外圍會有內存、電源等模塊,還有一些其他小型器件,諸如時鐘發生器等器件。核心系統組成之后再增加一些控制單元,就組建成一款服務器。

          2017年11月,比特大陸推出了其第一代AI芯片——BM1680,并基于這款芯片打造出了深度學習加速卡板卡SC1/SC1+、智能視頻分析服務器SS1。BM1680,作為比特大陸的第一款張量加速計算專用芯片,采用改進型脈動陣列技術,適用于CNN/RNN/DNN的訓練和推理。BM1680芯片能夠提供2TFlops單精度加速計算能力,芯片由64 NPU構成,特殊設計的NPU調度引擎可以提供強大的數據吞吐能力,并將數據輸入到神經元核心,性價比高。

          而在今年3月,比特大陸推出了其第二代AI芯片——BM1682,該芯片是以應用場景為驅動,用軟件來定義芯片系統,致力于云上的推理計算,從而落地安防產業。比特大陸的產品戰略總監湯煒偉告訴億歐,在定義第二代AI芯片的過程中,我們發現,對于安防AI芯片,AI是其中重要的一部分,但不是全部。即不止于深度學習加速,而是對視頻AI全流程優化軟件定義芯片,進而實現完整的視頻圖像結構化。

          ASIC專用芯片

              湯煒偉提到,比特大陸之所以要做云上的推理計算,主要有以下原因:

          芯片對視頻或圖像的處理,會經過25-30幀的解碼、視頻圖像的抽幀、然后是四維變換、視頻結構處理。湯煒偉告訴億歐,比如視頻中出現非正面或模糊的人臉圖像,就需要對圖像做大小變換,調整成正面角度,最后再送至NPU,即神經網絡處理單元。需要做圖像目標檢測、目標跟蹤、以及特征提取。人臉特征提取之后,是向量組,利用該類向量可以去做比對、或者做分類,人臉識別往往是在做比對過程。

          這種比對就是拿人臉向量與比對向量做余弦變換,計算兩個向量在空間的距離,距離越小,相似度越大。所以便有了相似度95%、99%的說法,即根據空間距離、位置去測算得出的結果。雖然相似度并不是標準化的定義,但是相似度的對比基本就是數據從采集到預處理、處理、后處理的一系列的過程。

          專注推理計算,ASIC專用芯片可達低暗硅高利用

          不同于英特爾和谷歌定位于通用的AI生態,AI芯片大范圍應用于醫療影像、安防、互聯網、教育等方面。湯煒偉告訴億歐,比特大陸專注于推理,在推理中加入視頻解碼,落地安防。此外,巨頭公司的決策周期較長,可能會達1-2年的時間,巨頭公司做一件事情,形似大象跳舞。他們需要傾注許多力量,瞄準一個非常通用且擁有足夠容量的市場,以便能將投入的成本收回來。

          湯煒偉形象的比喻道:“我們聚焦在具體應用場景,就像一米寬,一公里深的市場,而他們做的是一公里寬,一米深的市場?!?/p>

          推理市場背后用戶群體可承載的龐大容量和巨大的發展前景。本質上,訓練是為了訓練一些算法,訓練的算法只會由算法工程師和科學家去使用。目前屬于研發階段,而適用人群大概為幾十萬人,但是推理業務及相關行業業務會與個人業務緊密聯系,將來每個人的手機和隨處安裝的攝像頭,這類電子設備所蘊含的推理與個人息息相關,所以推理市場的應用前景是巨大的。湯煒偉提到,在市場容量和市場發展上,推理市場會是一個十倍、百倍的訓練市場,對于芯片來說,有量才能活下去。

          在推理市場上,IC專用芯片才是一種終極方案。因為這類芯片可針對特定場景(安防、互聯網)進行應用,專一性強效率更高。早期的推理市場,一些芯片的BAT廠商會有部分AI需求,但是他們是利用CPU做推理,當芯片在做AI推理和AI訓練時,它只用了其中的一小部分,而其他99.9%是“暗硅”,基本都處于閑置。因為CPU是通用處理器,它在做一件事情時,利用率較低。

          而現在有些公司是用GPU做推理,因為GPU相對于CPU在性能功耗方面有十倍的提升,但這并不是一種最優方案。因為GPU要兼顧圖像、圖形等一些科學計算,對深度學習的訂制和加強,沒有ASIC優越,因此,ASIC專用芯片“暗硅”比例一定是最低,而利用率會是最高。

          安防市場日新月異,視頻云服務是大勢所趨

          安防市場經歷了模擬到數字、再到高清、AI這幾個階段階段,AI帶給了安防市場巨大的翻新變化與價值提升?;跀底趾鸵曨l的豐富累積,人肉搜索現象一去不復返,智能化搜索和自動化特征提取已成必然。而提取出的基礎結構化數據可以被計算機理解,從而生成完整智能化的信息鏈。通過數據的碰撞、分析,巧用大數據從而把其中隱藏的信息和觀點尋找到,能夠更準確更快速地解決問題。

          湯煒偉舉例軌跡、同行分析,提到在視頻里發現某人連續一百天和某人同行,且發生異常行為,可分析他們是否是同伙?在某個視角里,有兩個人在定期碰面,他們是不是在做交易?在某個晚上,有一些人連續去了20個KTV,他們是不是在販毒?這種大數據碰撞出來的分析,所帶來的一些應用價值不僅能夠解決海量警力帶來的問題,還能提高解決問題的效率。

          對于當前安防市場的發展趨勢,湯煒偉提到現在存在一個很有意思的現象。集成商和運營商的角色在相互交織,???、大華正在往集成領域邁進,這樣得到的結果,就是在未來也許只有集成商排行前30左右的數量留下。而這些集成商可能會向運營商去變化,從硬件市場向軟件市場過渡,通過了解用戶需求,以服務的方式去解決用戶的問題。

          而現在諸如電信、中國聯通、廣電等運營商正在往集成商的角色發展,這種趨勢越發明顯。而運營商比集成商擁有更大的優勢是天然的運維數據中心,在集成領域里能夠放入數據中心的部分,運營商會更傾向于放入數據中心。這樣的發展結果,就是會與華為、阿里的目標方向一拍即合,大家同時瞄準安防視頻云,而這種云可以以服務的方式提供給公安、交通等部門,在未來,對于圖像視頻的存儲、分析、比對這類公司可以完成一條龍服務。

          現在大部分的公安客戶是在探索算法的先進性、并體驗創新性的研究成果,在此基礎上想要步入規?;渴鸬碾A段。然而落地規?;渴?,成本和功耗就是重中之重的問題,在目前GPU非常昂貴的情況下,更多的商家是在追尋和平衡,自研設備成本價值實現最大化的點。

          芯片

          比特大陸深耕硬件而非算法的落地模式,可無縫的將GPU上的軟件語言和代碼遷移到自研的AI芯片上。自動化的編譯,便是將高級語言編譯成機器代碼,從而自動化的在芯片上運行,這一過程中,比特大陸通過自己的工具,讓不同的軟件代碼編譯成不同的機器代碼,此外,比特大陸的AI芯片所擁有的架構具有高性能、低成本、低功耗的產品優勢,可做到視頻圖像硬解碼、為視頻AI優化、數據中心易部署、易擴展等特點。

          隨著安防產業的不斷智能化,比特大陸認為,算法和應用會越來越普及,其所扮演的提供AI計算基礎設施角色也會越來越重要。在未來2-3年,比特大陸會扎根于人工智能的具體應用領域深耕優化,致力于推出更為完善與先進的專用芯片,值得我們共同期待!

          推薦:安防創新百人會欄目

          近年來,人工智能正快速滲透到安防行業的各個環節,安防也是目前AI公司爭戰的主戰場。緊跟“新科技、新理念、新政策”,億歐高度重視人工智能在安防行業的應用落地,并推出《安防創新百人會》欄目。

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          本文經授權發布,版權歸原作者所有;內容為作者獨立觀點,不代表億歐立場。如需轉載請聯系原作者。

          各工作崗位將被AI取代的概率

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          • 億歐用戶-175****4439
          • 2018-08-24 · 09:54
          • 【極視角】安全帽識別,火焰識別,消防通道堵塞識別,翻越識別,跨界報警 V交流17503014439

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