全球人工智能AI芯片有望提前在安防领域落地

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  人工智能应用场景众多，认同AI安防优先落地，有些场景需要在终端实现，对芯片功耗、效率，运算能力要求较高，这是当前AI芯片发展方向，也是制约AI终端应用大范围落地的瓶颈。深鉴科技就在朝着这个方向努力，从基于FPGA和ASIC芯片的硬件定制化架构，到算法压缩，深鉴致力于提供高效、低能耗的处理器。当前已有标准化模组产品，助力图像识别、结构化算法加速，测试结果表明深鉴产品与其他终端处理器相比，在性能、效率方面等均有优势。

人工智能场景：应用场景众多，复杂程度不一。主要典型场景如下：

阿尔法狗下围棋场景：行为较为单一，任务其实相对简单。

机器人运动场景：人的行走相对复杂，考虑因素众多，相对复杂。

自动驾驶场景：更为复杂，需要考虑社群行为。即除了自动驾驶行为决策外，还要考虑其他行驶者行为的影响。

行业应用落地场景：认同AI落地第一个场景-AI安防的观点。

当前AI安防已经有大量需求，2016年安防监控出货量：1亿4千万个模组和传感器。安防主要部署在终端，对处理器的成本、带宽，延时等性能都有较高要求。

其他终端应用场景：机器人和无人机

要求：时延低，功耗低，价格敏感，是AI具有挑战性场景。

目前市场上已经有消费类产品：家庭陪伴机器人，扫地机器人，家庭语音聊天机器人等。主要是通过云端进行语音识别进行人机交互。

还有提升空间，核心处理转移到前端将会带来市场空间。

AI处理器现状，目前尚处于早期，效率，功耗等均有待提高。阿尔法狗战胜李世石用了2千个CPU，3千个GPU，同时还花费电费3千美元，难以在现实场景应用。AI真实场景应用，对计算能力，功耗，开发门槛要求较高。终端应用对功耗要求更高，无论是终端还是云端都面临成本压力：降低前期投入成本和后期运维成本。

AI三个关键因素：数据，算法，硬件。当前许多AI处理都在是云端完成，因为需要计算集群提供强大运算能力，短时间完成算法优化、数据清洗、适配，训练数据，快速迭代。但是有些场景不适用云端场景：延时要求较高的场景。终端设备无需连接服务器、延时较低，可以适用这些场景。预计未来终端应用将会增加，数据也越来越多，形成数据量和处理能力之间的剪刀差。这是阻碍AI大范围应用的主要因素。

当前大量公司开发硬件，基本所有AI相关公司都有想法或已经付诸行动，部署相应加速硬件。未来趋势，未来AI大规模应用落地，高效、合适的计算平台是必要条件。

深度学习处理器：大公司都在做，比如谷歌，百度，英伟达为典型。

创业公司主要有：寒武纪、深鉴科技、地平线机器人等等。

大家共同的目标：便宜高效完成AI计算。

深鉴科技主要擅长：

1.硬件加速：基于赛灵思的FPGA硬件和ASIC专为深度学习定制，设计专门AI硬件架构。

2.算法压缩和量化：人类神经元数量连接数量3-5岁达到最高峰，十几岁人脑功能达到稳定，连接数减少到2/3-3/4。这一阶段是学习最快的阶段，大脑会自动砍掉无效连接。算法压缩就在做同样的事，在不损失精度情况下压缩网络。对模型进行剪枝、压缩、量化，在不损精度情下，可以将运算速度提升数倍至数十倍。

测试1.分类网络压缩：

对分类网络做压缩前后，两类不同对象处理性能对比：可以在将模型压缩到51%神经元的情况下，达到同样精度，大大提高处理速度。

测试2.SSD网络压缩：

测试表明：可以在实现相同精度情况下，将网络缩小至10%。也就是原来一秒1张图片，现在可处理10张图片。

功耗需求：

面向AI终端定制芯片的目标功耗是：1-10W区间，这一领域尚处空白，各公司均向这方向努力。

横坐标：功耗，纵坐标：运行速度，斜率越高效率越高。

1-10w的红圈区域：空白区。当前IOT功耗是几十-几百W，需要大规模量产化才能降低成本，并且几十W难以作为应用端芯片。其他性能强大的芯片过高功耗，需要的成本较高。

测试3.效率比较：

衡量芯片两个关键指标：峰值性能：取决于公司的技术水平以及财力，较高工艺需要较大成本。

效率：取决于公司技术情况。

效率定义：运行时工作芯片单元占总芯片单元数比重，即100个计算单元，每个时钟周期有多少在工作。

深鉴科技可达50%以上；iphone8可以达到20-40%；Kirin970：20%左右。

深鉴科技产品：

当前市场主流AI应用场景：安防，数据中心，机器类相关。深鉴科技也都在做。

深鉴目前标准量产化产品：前端智能模组，可以提高前端运算能力。可以通过增加硬件的方式，实现支持多路、实时视频处理，可以辅助进行人脸识别，结构化模型处理。