摘要：清华大学目前开发的Thinker芯片，可以在任何硬件设备中加入AI元素。AI技术领域的空前热潮，让落后于西方多年的中国芯片厂商终于得到了迎头赶上的机会。

　　本文作者Yiting Sun，来自MIT Technology Review(麻省理工科技评论)，原文标题《China wants to make the chips that will add AI to any gadget》，编译张一苇。

　　在北京清华大学的一间办公室里，一块计算机芯片正在处理来自旁边摄像机的数据，对存储于数据库中的人脸进行比对检索。几秒钟后，这块名叫Thinker(“思想家”)的芯片，又在处理中文的语音指令。Thinker芯片的设计目的，是为神经网络 (neural networks) 提供支持。而它的特别之处在于其极低的能耗——只需八节5号电池，就足够为它供电一年。

　　


　　正在北京清华大学开发的AI芯片——Thinker 来源：清华大学微电子所副所长尹首一

　　Thinker可以动态调整其算力与内存，以满足运行中软件的需求。这一能力至关重要，因为很多用于识别图像或理解语音的实际AI应用程序，会需要不同类型、具有不同层数的神经网络组合。

　　2017年12月，国际电气电子工程师协会(IEEE)主办的《IEEE固态电路杂志》 (IEEE Journal of Solid-State Circuits) 上刊发了一篇描述Thinker设计的论文。对于中国学术界来说，这是一项巨大的成就。

　　Thinker芯片只是目前席卷中国科技行业的大趋势中一个显著的例子。在目前优化硬件以服务于AI技术的热潮中，中国的半导体行业发现了独特的机遇。计算机芯片是人工智能成功的关键，因此中国需要发展自己的配套硬件产业，真正成为该技术领域中举足轻重的力量。

　　谈到中国在设计神经网络处理器投入的努力，清华大学微电子所副所长，Thinker芯片论文的主要作者尹寅一说：“与中国回应以前的信息技术革命的方式相比，中国跟上目前[人工智能]趋势的速度是前所未有的。”

　　即使中国已经成为全球光伏电池板和智能手机的制造中心，中国的半导体产业仍远落后于美国。据中国半导体行业协会的数据，2017年1月至9月间，中国在进口集成电路上花费高达1828亿美元，比上一年同期增长了13.5%。包括谷歌和英特尔在内的美国科技巨头，以及其他一些初创公司，都在开发用于人工智能应用的芯片。

　　2017年12月，中国工业和信息化部发布了为期三年的新一代人工智能产业发展行动计划，制定了到2020年能够批量生产神经网络芯片的目标。

　　


　　这张原理图展示了北京清华大学开发的Thinker芯片中的不同部件 来源：清华大学微电子所副所长尹首一

　　尽管可以使用功能强大的显卡芯片或FPGA(一种可以在运行中进行“热配置”的空白芯片)等现有芯片来运行AI软件，但这些设计往往造价昂贵，不适用于电池供能的小型硬件设备。这就是为什么尹首一在清华的团队开发出了Thinker芯片。

　　Thinker芯片可以嵌入到各种各样的设备中，例如智能手机、智能手表、家庭机器人或处于偏远地区的电子设备。尹首一的团队计划在今年三月推出第一款搭载Thinker芯片的产品。

　　类似的项目同样也在中国的其他地区进行着。1月下旬，中国科学院计算技术研究所(ICT)的一个研究小组将与一家本地半导体厂商合作生产一批用于机器人的芯片。这个名为Dadu的芯片有两个运算核——一个用于运行神经网络，另一个用于控制机器人的运动姿态。神经核用于处理视觉算法，但同时也允许运动核计划到达目的地的最佳路线，或抓取物体的最佳运动。

　　该研究所网络计算实验室主任，机器人芯片项目负责人韩银和为Dadu芯片设想了一系列应用，包括用手势控制无人机，以及会端咖啡的机器人。他说，在中国开发这样一个系统的好处是用户群体庞大，这使得基于用户体验更新芯片设计的速度更快。

　　中国此前曾做过颠覆芯片产业的尝试，但随后受挫。ICT在2001年组建了一个团队来开发供个人电脑使用的CPU，该团队技术成果成为中国自主研发芯片“龙芯”的核心，但“龙芯”并未像创始人所期望的那样被广泛采用。

　　自那之后，中国的集成电路产业迅速成长起来，2000年到2016年间，中国在集成电路市场全球增长中的贡献高达58%。但根据普华永道的数据，2016年，中国在全球半导体制造产能中的份额仍然只有14.2%。在2015年中国政府宣布“中国制造2025”的制造业政策中，芯片设计和制造是政府要求突破的关键领域之一。

　　但是，中国的芯片创业公司发现，自己所处的环境与英特尔或英伟达当初成长起来的环境大不相同。 北京中科睿芯科技有限公司是一家总部位于北京的创业公司，其设计的AI芯片可以帮助数据中心处理视频片段。该公司创始人暨总裁范东睿博士表示，企业的数据处理方案已经开始涌向云端，这意味着现成硬件产品的市场可能会出现萎缩。

　　与此同时，中国的人工智能公司则越来越多地选择开发制作自己的硬件，而不从市面上购买。

　　创业公司北京地平线信息技术有限公司 (Horizon Robotics) 的ASIC设计总监马凤祥表示，“不久的将来，专门生产芯片的公司可能会越来越少。”地平线专注于AI技术在智能摄像头和自动驾驶中的应用，2017年12月，地平线发布了两款计算机视觉芯片，它们可以让车辆识别行人，也可以帮助商场研究来往客流规律。自2015年成立以来，地平线已发展到300多名员工的规模。

　　马凤祥强调，地平线不是一家芯片厂商，但公司会为自己的产品“量身定做”对应的芯片，以求达到提高产品性能还有降低生产成本的效果。

　　目前，中国AI芯片研究人员需要解决许多问题：如何将其芯片设计商业化，如何扩大生产规模，以及如何在被人工智能所改变的计算领域中寻得正轨。虽然有诸多挑战，但中国的芯片研究人员最不缺少的便是雄心壮志。ICT的韩银和说：“作为芯片研究人员，我们都怀揣梦想;未来我们能取得多大的进展，请世界拭目以待。”