華大學(xué)微納電子系副系主任尹首一老師帶隊(duì)設(shè)計(jì)了低功耗AI芯片Thinker，專注于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整計(jì)算和內(nèi)存需求，用于視頻、圖像、語音等多種AI任務(wù)應(yīng)用。

在北京清華大學(xué)的一個(gè)辦公室里，一塊名為Thinker的芯片正在處理攝像機(jī)采集到的視頻數(shù)據(jù)，同時(shí)將其中提取的人臉數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中現(xiàn)有的做匹配。幾秒鐘后，這一塊Thinker芯片又在處理中文語音命令。

Thinker是一塊由清華微電子研究所設(shè)計(jì)的AI芯片，用于支持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，它最大的特點(diǎn)是功耗非常小——只需要八節(jié)AA電池就夠讓它運(yùn)行一整年。

Thinker芯片可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整計(jì)算和內(nèi)存需求，以滿足正在運(yùn)行的軟件的需求。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)樵S多實(shí)際生活中的AI應(yīng)用程序（識(shí)別圖像中的對(duì)象或理解人類語言）需要不同類型的具有不同層數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合。

2017年12月，《IEEE固態(tài)電路雜志》（IEEE Journal of Solid-State Circuits）上發(fā)表了一篇關(guān)于Thinker的設(shè)計(jì)理念的論文，《IEEE固態(tài)電路雜志》是計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的國(guó)際頂級(jí)期刊。

事實(shí)上，如今中國(guó)科技領(lǐng)域發(fā)展迅猛，Thinker芯片僅僅是其中的一個(gè)例子。在目前人工智能硬件優(yōu)化的熱潮中，中國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)正面臨一個(gè)千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。計(jì)算機(jī)芯片是人工智能成功的關(guān)鍵，因此中國(guó)需要發(fā)展自己的AI芯片，使其成為真正的技術(shù)力量。

尹首一老師（清華大學(xué)微納電子系副系主任和Thinker論文的主要作者）說：“和以前中國(guó)追趕信息科技革命的速度相比，這次中國(guó)對(duì)人工智能趨勢(shì)的反應(yīng)速度是最快的”，因?yàn)橹袊?guó)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的研發(fā)和設(shè)計(jì)上面已經(jīng)做了很多努力。

盡管現(xiàn)在中國(guó)已成為太陽能電池板和智能手機(jī)的制造中心，中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)。根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)所公布的數(shù)據(jù)，2017年1月至9月，中國(guó)的進(jìn)口集成電路總額達(dá)到了1828億美元，比上一年增長(zhǎng)了13.5％。與此同時(shí)，包括谷歌和英特爾在內(nèi)的美國(guó)科技巨頭與初創(chuàng)公司們都在開發(fā)人工智能專用芯片。

作為應(yīng)對(duì)政策之一，2017年12月，中國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)布了為期三年的人工智能發(fā)展計(jì)劃（《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》），政府制定了到2020年要讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的目標(biāo)。

清華微電子所尹首一老師的團(tuán)隊(duì)之所以要開發(fā)Thinker芯片，是因?yàn)樵诙嗽O(shè)備上運(yùn)行AI應(yīng)用時(shí)，功能強(qiáng)大的GPU或FPGA芯片不僅價(jià)格昂貴，而且功耗過大，不適合運(yùn)用到靠電池供電的小型設(shè)備上。

相比而言，Thinker則可以嵌入到很多小型設(shè)備中，包括智能手機(jī)、手表、家用機(jī)器人、或遠(yuǎn)程控制的儀器設(shè)備等。尹首一老師的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在今年三月推出第一款搭載Thinker芯片的端智能產(chǎn)品。

除了Thinker芯片之外，中國(guó)還有很多類似的AI芯片項(xiàng)目正在進(jìn)行中。 1月下旬，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所（ICT）的一個(gè)研究小組將與當(dāng)?shù)?a href="http://www.delux-kingway.cn/v/tag/8112/" target="_blank">半導(dǎo)體制造商合作生產(chǎn)一批用于機(jī)器人的芯片——Dadu。這個(gè)名為Dadu的芯片有兩個(gè)核心處理器——一個(gè)用于運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)用于控制運(yùn)動(dòng)。神經(jīng)核心處理器可以處理機(jī)器視覺，同時(shí)也可以對(duì)到某一地點(diǎn)的最佳路徑或是拿取某一物品的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃。

韓銀和（中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員和機(jī)器人芯片項(xiàng)目負(fù)責(zé)人）設(shè)想了一系列應(yīng)用，包括可以運(yùn)送咖啡的機(jī)器人還有可用手勢(shì)控制的無人機(jī)。他說，在中國(guó)開發(fā)這樣一個(gè)系統(tǒng)的好處在于中國(guó)有龐大的用戶群，用戶群越大，基于用戶體驗(yàn)的芯片設(shè)計(jì)的更新迭代速度就會(huì)越快。

除了清華微電子所與中科院計(jì)算所外，現(xiàn)在也有越來越多的中國(guó)公司開始開發(fā)AI芯片。比如中科睿芯（SmarCo），中科睿芯是一家總部位于北京的創(chuàng)業(yè)公司，主要設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)中心和處理視頻片段的AI芯片。

“將來，只生產(chǎn)芯片的公司會(huì)越來越少，”位于北京的創(chuàng)業(yè)公司地平線機(jī)器人（ Horizon Robotics）的ASIC設(shè)計(jì)總監(jiān)馬鳳祥如是說。地平線公司專注于將AI技術(shù)應(yīng)用于智能攝像頭和自動(dòng)駕駛上，2017年12月，地平線發(fā)布了兩款計(jì)算機(jī)視覺芯片，它們可以讓車輛識(shí)別行人，也可以幫助商場(chǎng)研究來往客流規(guī)律。地平線自2015年成立以來，公司已發(fā)展到300多名員工。

馬鳳祥表示，地平線機(jī)器人不是一家芯片公司，我們?yōu)樽约旱漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)芯片，以求達(dá)到提高產(chǎn)品性能還有降低生產(chǎn)成本的效果。

目前，中國(guó)AI芯片研究人員需要解決許多問題：如何將其芯片設(shè)計(jì)商業(yè)化，如何擴(kuò)大規(guī)模，以及如何駕馭人工智能所改變的計(jì)算領(lǐng)域。雖然有諸多挑戰(zhàn)，但中國(guó)的芯片研究人員最不缺少的便是雄心壯志。ICT的韓銀和說：“作為芯片研究人員，我們都有夢(mèng)想，未來我們能取得多大的進(jìn)展，請(qǐng)世界拭目以待。”