一片小小的人工智能視覺芯片能做什么？無人駕駛汽車主動識別并避讓行人、攝像頭實時甄別在逃犯，這些影視作品中的情節(jié)，或許不久將可通過基于嵌入式人工智能視覺芯片的“解決方案”成為現(xiàn)實。人工智能芯片被視為未來人工智能時代的戰(zhàn)略制高點。在視覺感知領(lǐng)域，人工智能視覺芯片正逐步應(yīng)用于智能手機、安防監(jiān)控、自動駕駛、醫(yī)療成像和智能制造等領(lǐng)域。

縱觀信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，從個人電腦時代到移動互聯(lián)網(wǎng)時代，承載高性能計算的芯片決定新型計算平臺的基礎(chǔ)架構(gòu)和發(fā)展生態(tài)，并掌握著產(chǎn)業(yè)鏈最核心的話語權(quán)。中國科學(xué)院院士張鈸指出，傳統(tǒng)硬件架構(gòu)難以滿足人工智能時代深度學(xué)習(xí)的要求，新的算法需要新的硬件來支撐。同時，芯片的結(jié)構(gòu)將越來越像“大腦”，類腦芯片、智能芯片等將是人工智能的發(fā)展方向。

據(jù)介紹，這種視覺芯片集成高速圖像傳感器和大規(guī)模并行圖像處理電路，能夠模仿人類視覺系統(tǒng)視覺信息并行處理機制，解決現(xiàn)有視覺圖像系統(tǒng)中數(shù)據(jù)串行傳輸和串行處理的速度限制瓶頸問題。

AI視覺芯片與攝像頭的關(guān)系是——芯片做的是大腦，攝像頭做的是眼睛。這里就存在一個問題：大腦該如何控制眼睛？遠望智庫人工智能事業(yè)部部長、圖靈機器人首席戰(zhàn)略官譚茗洲解釋道，傳統(tǒng)的技術(shù)方法是定義一個通信控制接口，但在視覺應(yīng)用中這種做法會非常復(fù)雜。人眼的成像是非常聚焦的，只看到關(guān)注的東西。當(dāng)AI算法解決了“要看什么”的問題后，前端成像就有了目標(biāo)，可以把所有的資源都調(diào)配到關(guān)注的對象上，做到“指哪打哪”，也就是取出噪音的處理過程，可以更高效智能地處理視覺信息。這種根據(jù)AI的需求來成像，能解決很多以前解決不了的問題。

“通常以前處理的方式，是通過攝像頭把信息攝錄，傳到服務(wù)器或云端后，利用服務(wù)器上的顯卡進行運算，現(xiàn)在是將視覺芯片嵌入攝像頭，讓其本身可以處理信息，做成專用芯片，如果芯片大批量生產(chǎn)，在價格上會便宜非常多，極大降低成本。這就是目前這項技術(shù)突破的核心價值。”譚茗洲在接受科技日報記者采訪時指出。

在我們通常的印象中，一個視力正常的人可以迅速且毫不費力地感知世界，甚至可以詳細生動地感知整個視覺場景；但其實這只是一個錯覺。

吳南健介紹說，目前，國內(nèi)外在人工視覺芯片領(lǐng)域的研究主要是CMOS圖像傳感器芯片技術(shù)、并行圖像處理技術(shù)和CMOS集成技術(shù)。在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，國際技術(shù)水平朝著高分辨率、寬動態(tài)范圍、高幀率、高智能化、寬波長范圍和三維成像的方向發(fā)展。人工視覺系統(tǒng)芯片能夠完成圖像獲取和初級（圖像濾波）、中級（特征提取）、高級（特征識別和不規(guī)則處理）3個圖像處理步驟。

記者了解到，新型人工智能視覺系統(tǒng)芯片，是將高速CMOS圖像傳感器、并行信號處理單元和輸出電路集成于單一芯片內(nèi)，實現(xiàn)實時視覺芯片系統(tǒng)。將不同功能的技術(shù)集成在一個芯片上有很多優(yōu)勢，實現(xiàn)圖像獲取和圖像信息處理每秒一千幀的系統(tǒng)速度，可廣泛應(yīng)用于高速圖像處理、快速圖像識別解釋、高速運動目標(biāo)的實時追蹤等領(lǐng)域。

記者了解到，目前基于該技術(shù)的產(chǎn)成品已經(jīng)試用于一些創(chuàng)新企業(yè)，比如在工業(yè)產(chǎn)品的自動化檢測領(lǐng)域完全可以使用視覺系統(tǒng)芯片代替人工檢測；在智能監(jiān)控領(lǐng)域，過去需要將視覺處理芯片裝在具有傳感器技術(shù)的攝像頭上，通過把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、再壓縮送到數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜方式完成數(shù)據(jù)傳輸和計算。

那么，視覺系統(tǒng)芯片如果在未來實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其市場空間有多大？據(jù)推算，2018年，圖像傳感器的市場規(guī)模在150億美元左右，雖然其中120億美元發(fā)生在智能手機領(lǐng)域，但未來發(fā)展比較快的4個領(lǐng)域是安防、國防、汽車、醫(yī)療，到2021年將會迎來40億美元的市場空間，年增長率約10%—20%。

“視覺處理器的需求增長會更快，目前該市場的整體規(guī)模（包括硬件、軟件、服務(wù)）在170億美元至180億美元，單從硬件來看也占到約30億美元。如果視覺系統(tǒng)芯片可以覆蓋70億美元的市場規(guī)模，企業(yè)在這中間拿到1%的話，其盈利空間就已經(jīng)很大了。”吳南健指出。

近年來，國內(nèi)外一批新型人工智能企業(yè)，依托人工智能領(lǐng)域技術(shù)和算法優(yōu)勢向芯片行業(yè)滲透，加強人工智能芯片基礎(chǔ)層研發(fā)。從市場格局來看，已經(jīng)發(fā)展成為一個相對獨立又相互依存的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在前端，索尼是圖像傳感器市場、生產(chǎn)和技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，緊隨其后的三星和豪威科技也保持著不錯的競爭力；在后端，Mobileye和英偉達（NVIDIA）是提供視覺處理芯片的主要廠商，在國內(nèi)該領(lǐng)域的公司有地平線等。

然而，截至目前，尚未有企業(yè)實現(xiàn)“圖像傳感器+視覺處理器”集成式芯片的大規(guī)模量產(chǎn)。不管是現(xiàn)在的創(chuàng)業(yè)企業(yè)，還是已經(jīng)在市場上占有一定份額的大企業(yè)，不是做圖像傳感器，就是做后端的視覺處理器。正如吳南健所言，這將給初創(chuàng)企業(yè)帶來機會。