「Wintel」联盟合体打造人工智能平台,除了「情分」,还有什么?

摘要

在 PC 时代 Wintel 联盟大大获成功之后,这次微软再次联合英特尔发力人工智能,除了情分,或许更重要的在于技术层面。

为了打破 IBM 在个人计算机市场的主导地位,微软与英特尔联合组成了「Wintel」联盟。事实证明,它们不仅达成了最初的愿景,并且走的更远。

但由于平板电脑以及二合一设备等移动设备的兴起,微软宣布下一代 Windows 操作系统将支持 ARM 处理器 ,这也让原本「亲密无间」的 Wintel 联盟出现了些许裂痕。

在 Hot Chips 2017 上,微软团队推出了 Project Brainwave 人工智能平台,主要是基于微软旗下 Azuer 云端运算技术,并结合英特尔旗下 Stratix 10 FPGA 芯片提供支持,让该平台系统可以应对较为复杂的运算。

这也意味着,已经在 PC 行业占据统治地位的 Wintel 联盟,再度以之前已经获得印证的模式,开始发力人工智能。而微软再次选择以英特尔作为合作伙伴的背后,可能情分会占据 1% 的原因,剩下的 99%,则来源于技术层面。

如何理解 Project Brainwave 人工智能平台

毫无疑问,Project Brainwave 人工智能平台的到来,一定是要落地到实际应用上来的。诸如自动驾驶、自动控制、安全监控等需要实时数据分析判断的应用场景,自然离不开更大演算效率与更快反应速度的平台来作为支撑,而微软推出此平台的初衷,正是为了解决这一问题。

前边我们讲到,Project Brainwave 人工智能平台于 Hot Chips 2017 上正式推出,而在此之前,微软也不止一次提到了该平台。

按照官方对 Project Brainwave 的描述,实际上它由三部分构成:高性能分布式系统架构;整合到 FPGA 硬件上的深度神经网络 (DNN) 引擎;以及一套训练模型的编译器 / 运行时。

第一部分,Project Brainwave 利用了微软数年建立起来的 FPGA 基础设施;第二部分,Project Brainwave 使用了所谓的「软」DNN 处理单元 (即 DPU,又称分散处理单元),并整合到 FPGA 中;第三部分,Project Brainwave 内置了一个能支持各种深度学习框架的软件堆。

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在实现人工智能的三个要素中,核心是算法,而数据以及硬件则是基础。在以上微软给出的 Project Brainwave 介绍中,有一个关键词——FPGA(现场可编程门阵列),也就是硬件这部分。

同样应用于人工智能,GPU、TPU、FPGA 有何区别

实际上,人工智能走到今天,大家开始逐渐意识到,传统 CPU 或者 GPU 的效能表现并不尽如人意。因此我们看到 Google 推出了为机器学习而定制的芯片 TPU(Tensor Processing Unit)。

按照谷歌给出的说法,TPU 相对于现在的处理器有 7 年的领先优势,宽容度更高,使用更复杂和强大的机器学习模型,能够更加迅速地获得更智能的结果。

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在人工智能方面的应用,从实际效能表现来看,首先需要说明的是,CPU 要排在 TPU、GPU、FPGA 之后,回过头来其它三种不同类型的硬件。

实际上 TPU、GPU、FPGA 都具备强大的运算能力,但差异化的地方在于,GPU 出厂后原生支持的指令其实是固定的,举例来讲,如果原厂设定支持加减法,一旦在实际使用中遇到乘除法,后期无法直接通过编程的方式来实现,只能通过软件模拟来做,在效能表现方面要打些折扣。

Google 的 TPU 实际上属于集成电路芯片(ASIC),它要比 GPU 更高效。不过定制化也决定了它的可迁移性低,一旦专用于一个设计好的系统中,无法再迁移到其它的系统。但对于谷歌来讲,TPU 就是为了深度学习语言 Tensor Flow 而开发,所以目前来看不存在以上讲到的这些问题。

最后我们来看此次微软选择的 FPGA(实际上百度的 AI 芯片,同样为 FPGA)。相比 GPU 和 TPU,它的优势之处在于,保证同样足够强大处理能力的同时,允许开发者进行后期编程,灵活性更高,能够很好适应快速发展的 ML、CNN、LSTM、MLP、强化学习、特征提取、决策树等。

英特尔在 FPGA 领域拥有足够的话语权

Altera(阿尔特拉)是一家提供「可编程芯片系统」(SOPC)解决方案的公司,在汽车电子、消费电子、军事航空、医疗、无线通信等领域均有所涉及,FPGA 产品的出货量非常可观。

早在 2015 年 12 月份,英特尔宣布以 167 亿美元的现金收购可编程逻辑芯片巨头 Altera,这也是英特尔历史上为数不多的大额并购交易。

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英特尔全面收购 Altera 之后,也最大化利用了工厂的先进制程,并在生产大而复杂的 FPGA 过程中迅速累积更多的经验(实际上英特尔在 FPGA 编程方面同样非常强势)。

当然,从 Altera 的角度出发,英特尔强大的生产能力也将为其带来足够的支持,从而比其它 FPGA 厂商更快的展开芯片投产和升级工作。

有数据表明,2016 年 Intel(Altera)的 FPGA 市场份额达到了 36%,仅次于 Xilinx(赛灵思),位列第二(后者市场占比为 53%)。也就是说,仅仅这两家就占据了大概 90% 的市场份额。从此也可以间接看到,英特尔在 FPGA 领域的强势之处。

因此,微软推出 Project Brainwave 人工智能平台选择再度与英特尔合作,也就是顺理成章的事情了。从长远角度来看,如果FPGA 在未来的人工智能芯片应用上被广泛认可,加之微软自身强大的算法及数据存储,未来 Wintel 联盟在人工智能大潮中再次站在顶峰,恐怕也并不是一件存在于幻想中的事情。

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