芯片廠商引領廣電的人工智能化

壬澤坤

摘要：本文從芯片廠商的角度分析人工智能（Al）得以迅速發展的三大關鍵要素。并以當前Al中最核心的深度學習技術為例，分析其訓練和執行兩個階段分別對硬件的需求，得出GPU和CPU性能在A1應用的重要性。隨后介紹了兆芯在GPU和CPU方面的技術優勢，以及在廣電領域，兆芯憑借自身平臺優勢引領Al產業發展及推進Al應用落地的實際案例。

關鍵詞：人工智能；GPU；CPU；廣電；智慧家庭

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.9.004

近兩年Al（Artificial Intelligence）可謂是火爆，從AlphaGo到自動駕駛，從BAT（百度阿里騰訊）的瘋狂投入到NVIDIA股價的暴漲8倍，再到遍地開花的Al公司和Al概念。我國政府也順應時代，于2017年7月印發《新一代人工智能發展規劃》，正式將人工智能產業提升到國家戰略。

很多人都認為這些都得益于深度學習算法的進步和發展，Al專家吳恩達曾經有過這樣的簡單比喻：把打造人工智能系統比作造火箭，算法是引擎，數據是燃料，能加速則靠的是硬件。可見，海量的數據、先進的算法、高效的硬件是Al領域三大要素。中國作為人口大國，大數據方面有優勢，但作為硬件領域的芯片商，特別是中國的芯片商，怎樣參與到這次浪潮中呢？

圖1為中國產業研究院調查的Al領域中國企業數量分布狀況。顯然，芯片/處理器領域的廠商數量是最少的，原因很簡單，因為技術門檻太高！不管是AlphaGo還是自動駕駛汽車，要想使得任何精妙算法得以實現，其基礎是硬件的運算能力，也就是說，能否發展出超高運算能力又符合市場需求的芯片成為人工智能平臺的關鍵一役。

眾所周知，深度學習是當前Al的核心，深度學習分為兩個階段：首先是訓練，然后是執行。訓練階段需要處理海量數據的計算，這是GPU最擅長的工作（得益于超強并行計算能力）。而在執行階段，則需要一顆能夠處理復雜程序的CPU（以應對各種模型）。所以，強勁的GPU性能+CPU性能是Al應用的基石！看到這里，大家都會想到NVIDIA、AMD、Intel和微軟，但殊不知，有這么一家低調的中國芯片公司，GPU和CPU技術都是它的傳統優勢，并致力于新技術的開發和應用，這就是總部位于上海的——兆芯！

上海兆芯集成電路有限公司是成立于2013年的國資控股企業，也是國內唯一同時有X86和ARM產品的芯片公司。另外，兆芯擁有獨立自主知識產權的GPU，其具有業界最高的單位面積性能。這些CPU和GPU方面的技術積累，讓兆芯在Al領域具有很強的平臺優勢。

以兆芯目前在廣電領域大規模商用的ZX-2000芯片為例，CPU方面采用了高性能的ARM Cor[ex-A1 7核心，其性能領先友商的高端芯片，同時具有性價比的優勢（如圖2）。

GPU方面，ZX-2000集成自主知識產權的圖形處理器，采用64位線程（Elitel000+） 20多年技術累積，以及多年圖形處理器的發展。設計面積更小，功耗更低，成本更有優勢（如圖3）。

強大的CPU和GPU性能，造就了ZX-2000在同級別競品中強大的3D游戲支持能力，同樣滿足VR和Al等當前及未來的應用需求。

事實上，兆芯作為一家研發型公司，一直致力于新技術的預研和新領域的探索。以廣電行業為例，兆芯不僅僅是第一個TVOS大規模商用落地的芯片廠商，也是第一個推出整套VR（虛擬現實）360沉浸式視頻體驗方案的廠商，還是第一個支持VR三維音方案的廠商。兆芯在鞏固當前DVB（數字視頻廣播）核心業務的基礎上，憑借著多年的技術積累及強勁的硬件平臺，足以引領廣電行業的人工智能化浪潮。

在廣電領域，Al方面將會有很寬廣的應用空間，諸如以下兆芯的應用案例。

1.人臉檢測與識別。兆芯自主研發的人臉檢測和識別算法，具有速度快，占用資源小的優點。應用場景：通過人臉識別的門禁系統；電視節目系統根據人臉識別出觀眾，定制化初始界面及個人愛好的節目推送等，此功能也可以作為兒童鎖。用戶只需要一個外接攝像頭，其他事情兆芯芯片統統搞定！其中，基于人臉識別的門禁系統已經有應用案例，如圖4。

2.圖像識別進行游戲和操作控制。

兆芯自主研發的算法，能夠精確識別出定制化圖案，并且定位及追蹤圖案所處的位置。通過這種識別和定位，可以用肢體和移位來進行游戲和操作的控制，而無需依靠任何手柄和遙控器。極大提高了參與度和互動性并減少外設成本。此方案兆芯曾在各大展會多次展示，深受好評。當然，用戶需要的也只是一個外接攝像頭，其他事情兆芯芯片統統完成，如圖5左圖。

3.電視節目內容智能識別。基于深度學習算法的圖像識別技術，具有無需聯網，占用資源小的優點，可在不換臺的情況下預識別各個頻道當前播放的主要內容。這樣展現在用戶面前的不僅僅是一張節目單，而是實實在在的智能結果：如頻道1在播放賽車，頻道2在播放足球。此功能很有前途并且會是將來的一個趨勢，配合上智能搜索功能，或許你只需告訴電視機一聲“我想看美食”，電視機便自動挑選出節目內容中有美食相關的頻道。兆芯已有此應用的Demo展示。

4.語音識別及控制。兆芯采用行業內領先的科大訊飛技術和新興的語音語義識別軟件Olami，打造基于深度學習算法的語音控制應用。通過用戶自己的手機，用語音控制電視節目的換臺、音量的增減、菜單的選擇等操作，并已經在TVOS 2.0智能廣電系統中實際應用（如圖6）。另外，機頂盒可以作為智能家庭網關，通過語音進行電燈、窗簾和其他智能家居家電的控制，這已經在酒店服務管理系統中有應用實例。

5.人機交互。基于語音識別及語義分析，構造可以與人交互溝通的智能系統。應用案例：智能音箱（如圖5右圖）；廣電TVOS 2.0智能操作系統。

小結

未來的Al技術將滲入到各行各業，并深入影響到我們的工作和生活。兆芯作為中國芯片產業的重要一員，憑借在CPU及GPU領域的多年積累和優勢，將持續提供更強的硬件平臺、更優異的軟件算法，深入參與廣電行業的人工智能化，為客戶提供具有競爭力、成本優勢、面向未來的整體解決方案。endprint