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    地平线AI芯片——赋能商用车智能化

    2019-05-15 ITS114

    4月8日,由工业与信息化部、深圳市人民政府主办,中国交通通信信息中心、车载信息服务产业联盟、中国卫星应用产业联盟协办,中国电子器材有限公司承办,深圳市智慧交通产业促进会、海王文化执行的2019中国道路运输信息化暨汽车主动安全高峰论坛在深圳会展中心成功召开。地平线智能驾驶业务总监樊庆元,发表了《地平线AI芯片-赋能商用车智能化》的主旨演讲,本文为演讲速记整理,未经演讲者本人审核。

    地平线智能驾驶业务总监 樊庆元 樊庆元:大家好!非常高兴在这里跟大家一起讨论商用车主动安全技术的应用。今天简单介绍一下地平线以及地平线的AI芯片在智能驾驶方向应用的一些进展。地平线是一家创业公司,公司的核心是打造世界领先的嵌入式人工智能平台,让人类的生活更安全、更美好。

    地平线概况

    地平线于2015年由前百度IDL创始人、人工智能专家余凯创办,目前公司规模已经超过1000人,其中60%以上的员工拥有硕士和博士学位,是一家比较偏重底层AI技术的公司。地平线成立三年,前两年主要做人工智能底层核心技术研发,以芯片和算法为主导。在2017年,地平线对外正式发布了地平线第一代人工智能芯片征程和旭日,去年年初发布了第二款基于BPU架构芯片。地平线被达沃斯世界经济论坛评选为2017全球30家“Technology Pioneers”企业之一,是迄今为止唯一入选的中国企业。

    核心使命:算法+处理器+开放

    简单介绍一下地平线的技术,地平线的核心使命是三件事情,第一是算法,第二是处理器,第三是开放。

    算法就是通过人工智能技术包括深度学习、模式识别、规则设定,解决各种各样场景里出现的问题。

    人工智能的发展,对算力的要求变得越来越高,对算力的要求变高了之后,芯片无法满足人工智能算力的需求,就需要去开发跟算力相匹配的芯片平台。

    开放是地平线今天想重点传递的一个信息,尤其是在智能驾驶、自动驾驶等重要的领域。除了自动驾驶之外,还有各种各样的场景,各种各样的应用,地平线不可能每一个场景都去做,每一位场景专家,应用专家,手上都有大量的数据、有大量的需求要去解决。地平线希望能够做一个开放的平台,赋能给大家,像使用互联网一样使用平台,这是地平线在做的事情。

    谈到芯片,我们稍微回顾一下“摩尔定律”,过去一百年,平均每一千美金大概能买到的算力,是这样的增长曲线(如上图)。今天一千美金相当于一个iPhone可以买到的算力。从2017年开始,摩尔定律也发生了新的变化,因为物理制程已经开始变化,最近行业在攻克五纳米制程。但是继续往上研究的话,难度会越来越大,因为原子是0.1纳米,人类在芯片制造工艺上已经逼近原子的极限,物理制程不能继续推进摩尔定律往前发展。

    今天,我们进入了“新摩尔定律”时代,通过场景、场景与任务、软件算法去驱动,这种架构模型使得摩尔定律能够继续往前奔跑。如果能够做到这一点,到2025年,每一千美金能够买到的算力相当于1000个T。这1000个T的算力,能够满足第五级无人驾驶所需要的计算需求。基于此,地平线继续开发匹配的软件系统,希望在2030年,真正的无人驾驶成为可能。1000T的算力正好和人类大脑的算力相当,这并不是巧合,因为自动驾驶在比较复杂的情况下,需要达到人类大脑的算力才能去应对各种情况。这是“摩尔定律”很有意思的发展之一。边缘计算要实时性、低延迟,与数据中心的计算不同。但同时,它对算力的要求一点都不低。边缘计算的人工智能处理器是未来科技竞争的主战场,是一个制高点。

    任何一个科技时代的到来,看似突然,但实际都是经历了很多铺垫。人工智能,更是有着多次的浮沉,从互联网到移动互联网时代,积累了大量的数据,计算机算力得到了前所未有的提升,打开了一扇通往人工智能时代的窗户。人工智能早期的开发者,经历着软硬件不断的迭代,从CPU到GPU再到FPGA。

    2011年地平线在CPU上面进行运算时发现,很多问题根本没有办法解决,算力跟现在的处理器相差甚远。随着技术不断发展,我们发现在GPU上面运行算法会更加的合适。在GPU上跑动时,FPGA能带来更好的效果。最终地平线跟谷歌、苹果一样走向了同样的道路,就是在软件和硬件相互匹配的道路上开发相应的芯片。

    当前的业界存在一个很大的误区,大多数人往往把绝对算力当作衡量AI芯片的重要指标,但我们真正需要的是有效算力。有效算力可以从四个维度来衡量:算力的有效利用率,每瓦的有效算力,一美元的有效算力,以及算力转化为AI结果的效能(目标数量,帧率等),与软件深度适配的整体方案决定了数据转化为决策服务的效率和质量,是时代呼唤的硬科技。简单讲就是够不够便宜,功耗够不够低,输出够不够牛,怎么样才能做到这几点呢?地平线认为要用软件来定义硬件,通过软件来把硬件的架构进行规划,从而使效率得到最优匹配。这是地平线在成立三年多时间以来一直在努力的方向。谷歌是这个理念的践行者,地平线基于这样的理念推出了极度高效能的AI芯片,并即将推出第二代。

    地平线第一代芯片,通过软硬件匹配带来效率的优化提升,达到传统CPU的1000倍,即使和FPGA比,性能的提升也超过十几倍,而成本只有原来的十几分之一。

    随着对算力需求的不断增加,地平线去年发布了第二代芯片,性能会有十倍以上的提升,同时把成本降低到一个在后装都可以接受的范围之内。

    AI和互联网一样,都是非常基本的底层技术,这个技术会重构行业,甚至重构社会。互联网在过去20年里是最火的行业,颠覆了很多认知和行业,AI技术也是如此。AI技术将产生很大的影响,是更加本质的颠覆。所有AI是智能的,是个性化的,在很长一段时间内,大家对AI的诉求是非常个性化、碎片化的。传统行业的大公司想用规模、人海战术、资金实力、渠道能力在AI时代碾压创新创业公司,几乎不太可能。因为AI的需求非常碎片化,AI是底层技术,传统行业要用AI就像用互联网,公司的业务体系架构、业务软件甚至是整个行业都会被重构。

    地平线面向合作伙伴,采取开放式合作的方式,达到共赢。地平线会提供开发版让合作伙伴快速跟进市场。对于第一代和第二代芯片的开发版,将会开放地平线的计算能力,从第一代的1个T计算能力到第二代的4个T计算力。接下来,地平线还会再开放新一代的地平线软硬件结合的新一代架构“伯努利架构”,带来更加灵活的AI能力。地平线开放的能力代表了高性能和低功耗,计算性能上将会是10倍的提升,而功耗则是10倍的下降。

    场景定义了软件和算法,而算法需求推动芯片进步。地平线提供AI和计算,面向具体开放,除了提供芯片外,还提供人工智能开发的能力,联合润和等合作伙伴,形成整体性的解决方案。想要形成一个行业优质解决方案时候,需要先有工具,工欲善其事必先利其器,地平线将会提供整套的AI开发工具,包括数据采集,标注,训练需要的人工智能依赖的网络结构,仿真模拟器等等。在这些工具的支持下,合作伙伴可以为行业定制化人工智能的算法模型来解决落地问题。在具有人工智能的核心能力的情况下,地平线将会提供软件接口对接业务开发,提供一整套软件框架,加快合作伙伴的开发速度。地平线基于核心能力,提供给开发者整套解决方案,最后通过编译到地平线的芯片,形成整套解决方案。

    地平线的理念是为行业进行赋能,如何赋能呢?一是提供底层芯片,提供跟软件相匹配的算力;二是提供中层标准的算法模型,运用标准模型直接开发应用,把商用车、网约车、危化品运输车辆等等各种各样的应用连接起来。今天有各种各样的应用,包括ADAS、BSD,这些应用有一些标准,地平线会把多个标准应用封装起来做到一个标准当中。同时制作编译器和开发平台,合作伙伴可以通过编译器和开发平台做自己的算法。

    这是地平线在平台上搭建的架构,在最底层有第一代、第二代、第三代BPU的芯片架构,中间有芯片模组,最上层会提供工具链、编译器供大家开发。地平线的编译器、软件、硬件会对现在一些传统的网络机构进行支持,包括像MXNet、TensorFlow、Caffe、Pytorch。针对不同场景,提供针对训练好的SDK给大家,大家可以进行二次开发。

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