人工智能(AI)正在藉由智能型手機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品內(nèi)建的臉部辨識、語音辨識、影像分析和自然語言處理功能滲透到每個人的生活中。未來幾年中，大多數(shù)消費(fèi)裝置將在本地運(yùn)行AI，而越來越多功能將自動化。為解決AI應(yīng)用過于耗電及占用大量資源的問題，芯片大廠正在積極研發(fā)AI系統(tǒng)單芯片(SoC)。

根據(jù)Silicon Angle報導(dǎo)，目前大多數(shù)行動裝置中的處理器并未針對AI最佳化，因此AI在手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)終端上運(yùn)行速度緩慢，快速消耗電池電力及過多帶寬，并因數(shù)據(jù)在云端往返傳輸而會暴露敏感的本地信息(local information)。

因此越來越多行動和IoT裝置將配備針對本地AI處理而優(yōu)化的SoC。AI SoC具有專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，如GPU、TPU及FPGA。這些AI最佳化芯片可從裝置的CPU中卸載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理，從而實現(xiàn)更多的本地自主AI處理，并減少云端通訊的需求。

目前一般會將多個專用處理器芯片，如CPU、GPU和數(shù)碼訊號處理器(DSP)整合到行動或IoT終端外型設(shè)計(form factor)中。整個配置可能是針對非常特定的工作負(fù)載，如臉部辨識、語音辨識、自然語言處理或擴(kuò)增實境(AR)，也可能是針對可在行動裝置上直接執(zhí)行的一系列AI功能進(jìn)行最佳化。

此外，AI SoC通常有應(yīng)用程序接口、程序庫和工具，讓開發(fā)人員可從頭開發(fā)在裝置上執(zhí)行的AI，或?qū)?a href="http://www.xsypw.cn/v/tag/557/" target="_blank">機(jī)器學(xué)習(xí)和TensorFlow、Caffe2、PyTorch等架構(gòu)內(nèi)建的深度學(xué)習(xí)模型。

近幾個月來有跡象顯示，越來越多復(fù)雜的AI SoC芯片正在進(jìn)入市場。可驅(qū)動iPhone X的Face ID功能的蘋果(Apple)A11 Bionic SoC亦為這類芯片。而英特爾(Intel)亦于2017年推出Movidius Myriad X SoC，用于智能相機(jī)和其它邊緣裝置中的AI視覺處理。而華為麒麟970亦內(nèi)建嵌入式AI神經(jīng)處理引擎。有傳聞指出，Google和亞馬遜(Amazon)正在為其商業(yè)裝置開發(fā)AI SoC。

NVIDIA最近宣布與安謀(ARM)合作，將NVIDIA深度學(xué)習(xí)加速器(NVDLA)整合到ARM Prroject Trillium機(jī)器學(xué)習(xí)平臺中。Project Trillium能在整合CPU、GPU、DSP和硬件加速器，以及搭配第二代ARM物體檢測處理器(object detection processor)和ARM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件的SoC上，實現(xiàn)高效的AI推論或機(jī)器學(xué)習(xí)算法操作。

ARM會向制造商授權(quán)芯片設(shè)計，這意味著最終的NVDLA/Trillium SoC設(shè)計將可整合到各種IoT邊緣裝置中，以實現(xiàn)高性能、低功耗的行動AI推論。

此外，高通(Qualcomm)亦推出兩款低功耗AI SoC，QCS605和QCS603。這兩款SoC用于計算機(jī)視覺應(yīng)用，特別是在安全、運(yùn)動、穿戴裝置、虛擬實境(VR)和機(jī)器人上使用的智能視訊/靜態(tài)鏡頭。其嵌入式AI功能可協(xié)助鏡頭在極低光條件下運(yùn)行，確保鏡頭在移動或不穩(wěn)定平臺時的影像穩(wěn)定性，并為諸如無人機(jī)等平臺提供避障指引。

這兩款高通SoC包含大量行動/IoT終端功能。每種技術(shù)都包含Adreno GPU、多個Cryo ARM CPU核心、Hexagon 685矢量處理器、Snapdragon神經(jīng)處理引擎，雙14位元Spectra 270影像訊號處理器、雙1,600萬畫素傳感器和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。

8核心QCS605可同時處理高達(dá)60 fps的4K和1080p視訊輸入訊號，以及更低分辨率的同步視訊串流．而功耗更低、體積更小的4核心QCS603能以30 fps進(jìn)行4K和720p視訊串流。對于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推論，這兩顆SoC每秒運(yùn)算性能可達(dá)2.1 TOPS。支持此功能的是雙14位元Spectra 270影像訊號處理器。

高通軟件開發(fā)套件能讓在TensorFlow、Caffe和Caffe2中創(chuàng)建的機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)模型，以及Android Neural Networks API和高通的Hexagon神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫移植到這兩款SoC的AI引擎。

而在2018年肯定能看到更多AI SoC上市。許多AI芯片供應(yīng)商正在積極為各種行動和IoT邊緣裝置應(yīng)用建構(gòu)SoC。