我們處在一個科技發(fā)展的速度比之前任何時候都要更快,同時科技發(fā)展的成果結(jié)晶比之前任何時候都更容易被普通人享受到的時代里。每個人都可以輕松購買到價格不一智能手環(huán),幫助自己記錄運動和生活的軌跡;或者用比玩具稍貴一點的價格購買到一臺無人機——這可比孩童時代折紙飛機玩,做飛行員的夢想來的現(xiàn)實多了。
摩爾定律對此有極大貢獻。它歸納了以附著了數(shù)以億計晶體管的硅晶圓為原料的處理器,其計算能力和價格的發(fā)展方向隨著時間推移的定律:計算能力越來越強,尺寸越來越小,價格越來越低。
一款79元人民幣的廉價手環(huán)能夠在一次充電之后運行長達1個月的時間,記錄佩戴者的運動,同時在手機向其發(fā)出信號時還可以控制內(nèi)置的震動器震動;一臺巴掌大小的手機,卻可以比20年甚至10年前的超級計算機處理性能都要強得多。處理器(在本文中大部分時候指代SoC,包括處理器、板載通訊和其他模塊的“芯片組”)的存在,和其功能進化/尺寸減小/價格跳水,使得世界上越來越多的設(shè)備具有了基礎(chǔ)的“智能”,并被互聯(lián)網(wǎng)連接了起來。
(人們正式進入了智能的時代,然而可穿戴硬件的智能性卻沒有想象中那么“智能”)
芯片技術(shù)廠商,如英特爾、ARM、高通等公司,是絕大部分智能設(shè)備處理器的制造者,分別屬于 PC 和移動時代。但是,在萬物智能的時代里,他們也并未落下。
為全世界超過 85% 的 PC 機提供處理器的英特爾在今年開始針對硬件創(chuàng)客(maker)力推基于 Atom 處理核心的 Edison 計算平臺,該計算平臺尺寸細小,計算性能強大,功耗極低,可被設(shè)計成機器人的處理核心,已經(jīng)有中國公司在基于 Edison 設(shè)計機器人大腦;另外,英特爾還開始推廣了 Quark 超小型處理器,希望能驅(qū)動更多的可穿戴設(shè)備。
高通最近也宣布推出了一款為無人機專門開發(fā)的芯片組“Snapdragon Flight”,基于2年前的移動芯片組旗艦產(chǎn)品驍龍801進行了定制:四核2.26GHz 處理核心、支持Wi-Fi 和藍牙傳輸,內(nèi)置全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),支持錄制的視頻分辨率增加到了4K,以及高通近兩年旗艦芯片標配的快速充電功能。根據(jù)高通的產(chǎn)品管理副總裁拉吉·塔魯里透露,產(chǎn)品從構(gòu)思到推出一共只經(jīng)歷了一年的時間,“很多客戶都來問我們有沒有無人機芯片,我們也認為這里有市場”。
(高通推出的 Snapdragon Flight 設(shè)計指導平臺)
ARM 最近也在推廣可應用于更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的芯片設(shè)計?;谄溲邪l(fā)的 Cortex-M 系列芯片,能夠讓更多的小型物品(比如運動手環(huán)、小型機器人、身份識別證件等)具備足夠強大的運算和通訊功能。Cortex-M 系列的最大優(yōu)勢是功耗低,根據(jù) ARM 在臺北電腦展上的演示,部分型號芯片驅(qū)動的設(shè)備,可以單純依靠小型紐扣電池就可以運行數(shù)月甚至數(shù)年之久。
你可以看出,在英特爾、ARM 和高通這一類相對更傳統(tǒng)的芯片廠商的理解里,新硬件的計算核心主要追求的是尺寸小、低功耗和性價比。
但還有另一類廠商,他們的研發(fā)思路和傳統(tǒng)芯片廠商有所不同。在他們看來,以無人機、可穿戴硬件和機器人為代表的新硬件設(shè)備,不應該被單純理解為新形態(tài)的計算設(shè)備,它們與人類的關(guān)系更親密,因此應該具有更聰明,更接近人腦的處理和運算方式,而不是單純的計算力(processing power)。
前百度深度學習實驗室(IDL)主任余凱在離職之后創(chuàng)立了地平線機器人科技(以下簡稱地平線),致力于基于人工智能技術(shù)研發(fā)具有上述新處理方式的芯片。他認為,應用于機器人、無人機和可穿戴硬件的芯片應該具有感知、分析和決策的能力,這需要一種全新的處理器。
在他看來,簡單地將芯片廠商提供的桌面型或者移動型縮小放到機器人、無人機或者手環(huán)里,并不是一勞永逸的解決辦法?,F(xiàn)在,地平線正在和一家位于中國,具有 ARM 背景的硬件加速器合作,從 ARM 提供的硬件和幫助開始研發(fā),但余凱確認,地平線最終生產(chǎn)出來的芯片不會采用現(xiàn)有的主流架構(gòu),不會是一個在架構(gòu)在 x86 和 ARM,或者性能和調(diào)優(yōu)方向在 PC 和移動中間夾著的處理器,“將會具有我們自主的全新架構(gòu)。”
隨著科技世界步入“后摩爾定律時代”,狂飆的計算力逐漸遇到了瓶頸,在性能、續(xù)航和尺寸之外,人們開始對電子設(shè)備有了新的期待。
怎樣才算先進的無人機?基于機器視覺、紅外或?qū)獾奶綔y,它們可以在設(shè)定路點(waypoint) 的基礎(chǔ)之上根據(jù)實境里的障礙狀況微調(diào)自己的飛行姿態(tài)和軌跡,并且這一切都不需要飛行員在手柄上控制;先進的手環(huán)是什么樣?暫時想不到,但至少不應該把吃快餐時候的手部運動計算到步數(shù)當中;先進的機器人?或許,有一天他們真的能夠具有意識,意識到自己的存在,并且能夠幫助人類做出正確的決定——除了毀滅人類自己之外。
這都需要一種適用于新硬件產(chǎn)品的大腦芯片的出現(xiàn)?,F(xiàn)有的芯片技術(shù)已經(jīng)很不錯,運算能力強大到可以不依賴云計算,完全在本地運行類人工智能,多接口能力也可以處理多種感知類硬件提供的數(shù)據(jù),并輔助做出一些基礎(chǔ)的決策。這也是為什么我們也看到,針對于完全嶄新形態(tài)的機器人大腦研究,依然需要從現(xiàn)有的 x86、ARM 架構(gòu)開始。所幸,F(xiàn)PGA(一種不同于現(xiàn)有主流芯片的可編程芯片),以及專門面向機器視覺計算調(diào)優(yōu)的芯片技術(shù)(比如 Movidius),已經(jīng)為機器人大腦研究提供了可借鑒的先例。
不談技術(shù)細節(jié)而做出純粹預測的行為更像是科技巫學,但我們還是可以期待,有一天人類能研究明白人腦的處理方式,按照感知、分析和決策為主要功能設(shè)計出機器人大腦,讓機器人、無人機和可穿戴設(shè)備變成真正的智能硬件。