芯片厂商引领广电的人工智能化

作者/ 任泽坤 上海兆芯集成电路有限公司业务发展部 项目经理 (上海 201203)

摘要：本文从芯片厂商的角度分析人工智能(AI)得以迅速发展的三大关键要素。并以当前AI中最核心的深度学习技术为例，分析其训练和执行两个阶段分别对硬件的需求，得出GPU和CPU性能在AI应用的重要性。随后介绍了兆芯在GPU和CPU方面的技术优势，以及在广电领域，兆芯凭借自身平台优势引领AI产业发展及推进AI应用落地的实际案例。

　　近两年AI(Artificial Intelligence)可谓是火爆，从AlphaGo到自动驾驶，从BAT(百度阿里腾讯)的疯狂投入到NVIDIA股价的暴涨8倍，再到遍地开花的AI公司和AI概念。我国政府也顺应时代，于2017年7月印发《新一代人工智能发展规划》，正式将人工智能产业提升到国家战略。

　　很多人都认为这些都得益于深度学习算法的进步和发展，AI专家吴恩达曾经有过这样的简单比喻：把打造人工智能系统比作造火箭，算法是引擎，数据是燃料，能加速则靠的是硬件。可见，海量的数据、先进的算法、高效的硬件是AI领域三大要素。中国作为人口大国，大数据方面有优势，但作为硬件领域的芯片商，特别是中国的芯片商，怎样参与到这次浪潮中呢?

　　图1为中国产业研究院调查的AI领域中国企业数量分布状况。显然，芯片/处理器领域的厂商数量是最少的，原因很简单，因为技术门槛太高!不管是AlphaGo还是自动驾驶汽车，要想使得任何精妙算法得以实现，其基础是硬件的运算能力，也就是说，能否发展出超高运算能力又符合市场需求的芯片成为人工智能平台的关键一役。

　　众所周知，深度学习是当前AI的核心，深度学习分为两个阶段：首先是训练，然后是执行。训练阶段需要处理海量数据的计算，这是GPU最擅长的工作(得益于超强并行计算能力)。而在执行阶段，则需要一颗能够处理复杂程序的CPU(以应对各种模型)。所以，强劲的GPU性能+CPU性能是AI应用的基石!看到这里，大家都会想到NVIDIA、AMD、Intel和微软，但殊不知，有这么一家低调的中国芯片公司，GPU和CPU技术都是它的传统优势，并致力于新技术的开发和应用，这就是总部位于上海的——兆芯!

　　上海兆芯集成电路有限公司是成立于2013年的国资控股企业，也是国内唯一同时有X86和ARM产品的芯片公司。 另外，兆芯拥有独立自主知识产权的GPU，其具有业界最高的单位面积性能。这些CPU和GPU方面的技术积累，让兆芯在AI领域具有很强的平台优势。

　　以兆芯目前在广电领域大规模商用的ZX-2000芯片为例，CPU方面采用了高性能的ARM Cortex-A17核心，其性能领先友商的高端芯片，同时具有性价比的优势(如图2)。

　　GPU方面，ZX-2000集成自主知识产权的图形处理器，采用64位线程(Elite1000+) 20多年技术累积，以及多年图形处理器的发展。设计面积更小，功耗更低，成本更有优势(如图3)。

　　强大的CPU和GPU性能，造就了ZX-2000在同级别竞品中强大的3D游戏支持能力，同样满足VR和AI等当前及未来的应用需求。

　　事实上，兆芯作为一家研发型公司，一直致力于新技术的预研和新领域的探索。以广电行业为例，兆芯不仅仅是第一个TVOS大规模商用落地的芯片厂商，也是第一个推出整套VR(虚拟现实)360°沉浸式视频体验方案的厂商，还是第一个支持VR 三维音方案的厂商。兆芯在巩固当前DVB(数字视频广播)核心业务的基础上，凭借着多年的技术积累及强劲的硬件平台，足以引领广电行业的人工智能化浪潮。

　　在广电领域，AI方面将会有很宽广的应用空间，诸如以下兆芯的应用案例。

　　1.人脸检测与识别。兆芯自主研发的人脸检测和识别算法，具有速度快，占用资源小的优点。应用场景：通过人脸识别的门禁系统;电视节目系统根据人脸识别出观众，定制化初始界面及个人爱好的节目推送等，此功能也可以作为儿童锁。用户只需要一个外接摄像头，其他事情兆芯芯片统统搞定!其中，基于人脸识别的门禁系统已经有应用案例，如图4。

　　2.图像识别进行游戏和操作控制。兆芯自主研发的算法，能够精确识别出定制化图案，并且定位及追踪图案所处的位置。通过这种识别和定位，可以用肢体和移位来进行游戏和操作的控制，而无需依靠任何手柄和遥控器。极大提高了参与度和互动性并减少外设成本。此方案兆芯曾在各大展会多次展示，深受好评。当然，用户需要的也只是一个外接摄像头，其他事情兆芯芯片统统完成，如图5左图。

　　3.电视节目内容智能识别。基于深度学习算法的图像识别技术，具有无需联网，占用资源小的优点，可在不换台的情况下预识别各个频道当前播放的主要内容。这样展现在用户面前的不仅仅是一张节目单，而是实实在在的智能结果：如频道1在播放赛车，频道2在播放足球。此功能很有前途并且会是将来的一个趋势，配合上智能搜索功能，或许你只需告诉电视机一声“我想看美食”，电视机便自动挑选出节目内容中有美食相关的频道。兆芯已有此应用的Demo展示。

　　4.语音识别及控制。兆芯采用行业内领先的科大讯飞技术和新兴的语音语义识别软件Olami，打造基于深度学习算法的语音控制应用。通过用户自己的手机，用语音控制电视节目的换台、音量的增减、菜单的选择等操作，并已经在TVOS 2.0智能广电系统中实际应用(如图6)。另外，机顶盒可以作为智能家庭网关，通过语音进行电灯、窗帘和其他智能家居家电的控制，这已经在酒店服务管理系统中有应用实例。

　　5.人机交互。基于语音识别及语义分析，构造可以与人交互沟通的智能系统。应用案例：智能音箱(如图5右图);广电TVOS 2.0智能操作系统。

小结

　　未来的AI技术将渗入到各行各业，并深入影响到我们的工作和生活。兆芯作为中国芯片产业的重要一员，凭借在CPU及GPU领域的多年积累和优势，将持续提供更强的硬件平台、更优异的软件算法，深入参与广电行业的人工智能化，为客户提供具有竞争力、成本优势、面向未来的整体解决方案。

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第10期第23页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。