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李寿鹏作者

阿里巴巴发布全球最强AI芯片,芯云战略终成型!

自去年成立平头哥半导体公司后,阿里巴巴在芯片方面的落子越发频繁。在今日的云栖大会上,平头哥正式发布了阿里的第一款芯片——含光800。

含光为上古三大神剑之一,该剑含而不露,光而不耀。阿里巴巴用它来作为公司首款芯片的命名,体现了他们在这个领域的雄心与谦逊。

阿里巴巴集团CTO、达摩院院长张建锋说:“在全球芯片领域,阿里巴巴是一个新人,玄铁和含光800是平头哥的万里长征第一步,我们还有很长的路要走。

软硬协同,造就全球最强的AI芯片

阿里巴巴方面介绍,含光800虽然是阿里巴巴第一款芯片,但却是全球性能最强的AI芯片。作为一款主要用于云端视觉处理场景的芯片,含光800的性能打破了现有AI芯片记录,在性能及能效比方面统领全球第一。

在业界标准的ResNet-50测试中,含光800推理性能达到78563 IPS,比目前业界最好的AI芯片性能高4倍;能效比500 IPS/W,是第二名的3.3倍。

能达成这样的表现,得益于软硬件的协同创新。

阿里巴巴方面的专家指出,传统CPU、GPU在深度学习推理任务上并没有完全发挥硬件能力,例如GPU架构主要针对图像处理设计,其硬件结构、软件生态几乎固化,因此对AI任务很难有深度优化。为此,阿里巴巴在首先在芯片架构上面做了创新。

据介绍,含光800采用自研架构,针对深度学习中使用的大量权重参数张量数据,在支持稀疏压缩与量化处理的基础上,通过独特设计的数据访存与流水线处理技术,大大减低了I/O需求和数据的搬移;同时深度优化了卷积,矩阵乘,向量计算和各种激活函数,通过高有效的硬件资源调度和全并行的数据流处理,把AI运算的性能和能效双双推向极致。

“传统通用处理器基于冯诺依曼结构,其存储和运算处理是分离的,如果处理深度神经网络,需要大量读写运行操作,会受到带宽限制,因此效率较低。而以含光800为代表的神经网络芯片,根据神经网络推理运算特征,设计特定的硬件神经元、高速连接的存储结构以及专用指令集,对内存和计算单元实现高效组织管理,实现单条指令完成多个操作,提高计算效率和内存访问效率” 

来到算法这边,一方面,阿里巴巴达摩院机器智能实验室过去两年构建了涵盖语音智能、语言技术、机器视觉、决策智能等方向完整的算法体系,并且取得多个世界领先水平的成果。 

“基于这些能力,平头哥突破了算法和硬件之间的鸿沟,基于阿里巴巴丰富的场景和达摩院算法能力,自研芯片架构,并且设计了完整软件栈”,阿里巴巴专家强调。这样的设计理念也让整个芯片的效果立竿见影。

例如为了解决人工智能芯片行业的通病——功耗,阿里巴巴在自研架构上大幅减少了对内存的访问,这就保证极致性能的情况下,把芯片功耗降到最低水平。

值得一提的是,平头哥用最短的时间完成了芯片的设计、流片整个过程。其中7个月完成了前端设计,之后仅用了3个月就成功流片。

初露锋芒,含光800已落地应用

在过去几年的AI芯片浪潮里,大家一直诟病的是——不少AI芯片公司只是高调搞了个发布会,但对于芯片的落地,其实没有太多的场景和想法。这也是整个人工智能行业的症结所在。但对于阿里巴巴而言,天然解决了这一问题。阿里经济体拥有包括图像视频分析、搜索和推荐在内的丰富人工智能应用场景,这都需要AI专用芯片提供算力。

含光800一方面基于这些场景打造,另一方面又反哺场景,提升这些领域的计算效率。

据了解,含光800目前已经实现了大规模应用,应用于阿里巴巴集团内多个场景:例如视频图像识别/分类/搜索、城市大脑等。依托阿里巴巴集团丰富的应用场景,他们早期就针对场景做了大量优化,并实现了性能上的突破。在未来,这个芯片甚至还可被应用于医疗影像、自动驾驶等领域,阿里巴巴的专家强调。

在实际应用中,这款强大的AI芯在实际应用中表现也相当优越。

根据云栖大会的现场演示,在城市大脑中实时处理杭州主城区交通视频,需要40颗传统GPU,延时为300ms,使用含光800仅需4颗,延时降至150ms。拍立淘商品库每天新增10亿商品图片,使用传统GPU算力识别需要1小时,使用含光800后可缩减至5分钟。

更为关键的是,其不仅服务阿里内部场景,还将全面通过云服务开放。据了解,,基于含光800的AI云服务已正式上线。

阿里巴巴方面的专家表示,在人工智能场景中,含光800是传统异构计算很好地补充,通过阿里云可以为企业提供更多的选择,未来他们还会推出更多形态的人工智能芯片,在终端、云数据中心都会有更大规模的部署和应用。

“对于受限于算力瓶颈的企业而言,含光800可以更高效地运行更复杂、更先进的算法”,阿里巴巴方面举例说。

端云一体芯片格局成型

在发布了含光800以后,阿里巴巴的端云芯片布局已经成型。

这家国内芯片“新晋”不止一次强调,平头哥的目的并非卖芯片。公司延续了母体阿里巴巴集团“让天下没有难做生意”的愿景,开辟了全新的商业模式(平头哥模式),致力于为企业提供普惠算力,目前已经拥有全栈芯片产品家族,涵盖终端处理器IP、终端芯片设计平台SoC、云端AI芯片

在端侧,平头哥已拥有成熟的生态体系, CK801、CK802、CK803、CK805、CK807、CK810、CK860等7款自研嵌入式CPU IP核均已得到大规模量产的验证,授权客户超100家,累计销售超十亿颗,广泛应用于机器视觉、工业控制、车载终端、移动通信和信息安全等领域;除此之外,基于RISC-V架构的玄铁处理器以及无剑SoC平台也已服务各行业企业,例如人工智能企业云天励飞、老牌芯片商炬芯科技等。

在云端,这次发布的含光800就是一款代表作,全球前三、亚太第一的阿里云为平头哥服务企业提供了绝佳平台,未来企业可以通过阿里云轻松获取含光800的极致算力。未来他们还会在这个领域继续升级。

谈到未来的产品规划的时候,阿里巴巴方面表示,公司产品形态还会进一步完善,例如云上AI训练芯片和端上的AI推理芯片就是下一步的目标。目前平头哥还在研发用于阿里云神龙服务器的SoC专用芯片,以满足更多场景的算力需求。

过去十年,阿里巴巴的AI和云计算齐头并进,在这两大领域,已经跻身全球前列。在芯片领域的布局,则补齐了阿里技术版图的一大短板,更为关键的是,三大领域已经展现出了化学反应:

作为业界最大的人工智能应用者之一,阿里巴巴拥有丰富的应用场景,在此之上达摩院已建成完善的算法体系,涵盖语音智能、语言技术、机器视觉、决策智能等方向,并取得多个世界领先水平的成果,在国际顶级学术会议上共发表了近400篇顶级论文;阿里云稳居全球云计算厂商前三、亚太第一的位置,超过一半的中国A股上市公司和80%中国科技类企业在使用阿里云的服务。

平头哥则得到了达摩院和阿里云的软实力加持,例如基于达摩院的算法能力,打破了算法和硬件之间的鸿沟;基于阿里云飞天云平台的优势,快速形成了端云一体芯片生态,玄铁系列处理器以及无剑平台大幅降低终端芯片设计的门槛,含光800通过阿里云输出给全社会,让企业随时随地可以享受到极致算力。

“芯片、AI和云计算三位一体、协同发展——人工智能算法逐渐集成到芯片,集成算法的专用芯片为云服务提供了更强的性能,而云计算本身则加速了人工智能应用的大规模落地”,阿里巴巴方面补充说。

阿里巴巴芯片大图已现

根据阿里巴巴在芯片上的定位,那就是端上做芯片基础设施,云端为企业提供普惠算力。例如,处理器是所有高端系统芯片都需要的产品,它是最核心的基础设施产品,AI芯片是人工智能场景最高效的算力单元,阿里将投入重金打造好这些技术,同时构建应用生态。

而探索他们在芯片、AI和云计算三位一体的策略中,SoC开发平台无剑在当中扮演了一个很重要的角色。

在前文我们提到,阿里巴巴拥有众多的芯片IP,同时在云端也能提供足够的算力,在AI方面也有深入的研究。对于那些想在他们平台上打造差异化的开发者来说,缺失的就是终端这块方面的硬件实力。而在这个领域,有一个明显特征,那就是开发者们都在基于其特定化的需求打造ASIC,而平头哥的无剑开发平台,正是为了解决这个问题而生的。

据平头哥方面介绍,无剑是面向AIoT时代的一站式芯片设计平台,提供集芯片架构、基础软件、算法与开发工具于一体的整体解决方案,能帮芯片设计企业将设计成本降低50%,周期压缩50%。

“在这个平台研发芯片的企业,只需专注于20%的专用设计工作量,并让这20%的工作产生80%的价值”,平头哥强调。

除此之外,阿里巴巴旗下的平头哥还将将成立芯片开放社区,进一步为芯片产业提供开放协作的平台;公司还将继续开发操作系统,软硬件融合的算法,核心的IP等。把这些共性的技术能够做好做精做出竞争力,并形成生态,然后开放给其合作伙伴,让他们基于高质量的基础设施打造芯片产品,有助于提升整体的产业竞争力。

凭借这一系列的领先产品,阿里巴巴在AIoT赛道上占有了其他厂商并不具备的先机。站上了未来万亿市场的风口。
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产业阿里巴巴AI芯片
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阿里云创立于2009年,是全球领先的云计算及人工智能科技公司,致力于以在线公共服务的方式,提供安全、可靠的计算和数据处理能力,让计算和人工智能成为普惠科技。 阿里云服务着制造、金融、政务、交通、医疗、电信、能源等众多领域的领军企业,包括中国联通、12306、中石化、中石油、飞利浦、华大基因等大型企业客户,以及微博、知乎、锤子科技等明星互联网公司。在天猫双11全球狂欢节、12306春运购票等极富挑战的应用场景中,阿里云保持着良好的运行纪录。 阿里云在全球各地部署高效节能的绿色数据中心,利用清洁计算为万物互联的新世界提供源源不断的能源动力,目前开服的区域包括中国(华北、华东、华南、香港)、新加坡、美国(美东、美西)、欧洲、中东、澳大利亚、日本。 2014年,阿里云曾帮助用户抵御全球互联网史上最大的DDoS攻击,峰值流量达到每秒453.8Gb 。在Sort Benchmark 2016 排序竞赛 CloudSort项目中,阿里云以1.44$/TB的排序花费打破了AWS保持的4.51$/TB纪录。在Sort Benchmark 2015,阿里云利用自研的分布式计算平台ODPS,377秒完成100TB数据排序,刷新了Apache Spark 1406秒的世界纪录。 2018年9月22日,2018杭州·云栖大会上阿里云宣布成立全球交付中心。

https://www.aliyun.com/about?spm=5176.12825654.7y9jhqsfz.76.e9392c4afbC15r
阿里巴巴机构

阿里巴巴网络技术有限公司(简称:阿里巴巴集团)是以曾担任英语教师的马云为首的18人于1999年在浙江杭州创立的公司。

https://www.alibabagroup.com/
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机器视觉(Machine Vision,MV)是一种为自动化检测、过程控制和机器人导航等应用提供基于图像的自动检测和分析的技术和方法,通常用于工业领域。

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