嘉楠做边缘AI芯片的理念：让“AI”成为AI

　　王莹 （《电子产品世界》，北京 100036）

　　摘要：在“2019世界半导体大会”上，嘉楠科技创始人、董事长兼首席执行官张楠赓先生发表了题为“让‘AI’成为AI”的演讲，并在会后接受了电子产品世界记者的采访。他认为真正的AI不仅局限于图像处理，而且应该兼具视听等多种感官能力。另外，边缘侧AI之所以没有普及，因为AI芯片在成本、能耗、算力、通用性等方面仍有不足，只有足够轻量化、低功耗才能落地。再有，AI芯片的生态打造也很重要。

　　关键词：AI；芯片；图像；音频

　　1 让“AI”成为AI

　　从2016年AlphaGo一战成名以来，沉寂了60年的AI摇身一变成为“未来”的代名词。自动驾驶、智慧城市、智能家居等一系列新概念点燃了人们对于AI的想象。但另一方面，实现真正的AI仍存挑战。

　　AI的通用性首当其冲。当下AI产业的突破仍处于单点突破期。由于应用背景明确、数据积累丰富，在翻译、图像检测等一些特定的领域里，AI的能力已经超越人类。但是，真正的AI通用芯片应该具备视、听、触等多种能力，而不是单独针对某个领域进行优化。因此，就像人一样，需要各种传感器同时起作用，这样带给用户的体验才会更好。

　　总体上，AI的算法有一定的共通性。尽管IoT（物联网）领域是个性化和碎片化的，如果把这些碎片化的领域集合在一起，发挥通用芯片和算法的优势，这样可以确保在有限的投入下，产出更多AI应用。而AIoT（人工智能物联网）的关键，恰恰在于AI在边缘侧设备的落地。

　　2 边缘侧AI需要轻量化和低功耗

　　目前的AI按应用场景主要分为两种：训练和推理。不同应用场景对芯片的设计提出了不同要求。具体而言，算法训练由于对算力要求高，多部署于云端。与之相反，数据推理则更多发生在边缘侧，因此芯片设计应当兼具低功耗和轻量化。

　　为此，嘉楠科技于2018年9月6日发布了针对于边缘侧的AI芯片——堪智K210。该芯片采用了先进的28 nm工艺，配置RISC-V 64位双核CPU。K210有完全自主研发的神经网络加速器IP，同时具备机器视觉和语音识别能力，可以在超低功耗下进行高速卷积神经网络（CNN）计算。

　　在机器视觉方面，基于CNN的目标检测和图像分类任务，以及人脸检测和人脸识别，多分类物体检测与识别等，K210都可以独立、实时的获取多种被检测目标的大小与坐标，并标识出被检测目标的种类。

　　3 8通道音频功能的挖掘

　　除了机器视觉能力外，K210的一大特色是还具备机器听觉能力。该芯片上带有支持8通道高性能麦克风阵列的音频处理硬件，可以进行硬件加速的实时声源定向与波束形成，无需占用主CPU资源。一颗芯片就可以实现声源定向、声场成像、波束形成、语音唤醒、语音识别等机器听觉功能。

　　那么，音频在此的目的是什么？主要是为了有更远的拾音距离，一般2个麦克是三四米的拾音距离，4个麦克风是5米，8个是6米左右。此外，8麦克风还有一些特殊应用，例如做林业病虫害防治的害虫识别，这是和百度、林业大学合作的一个项目，方法是把麦克风扎到树里，听虫子嗑树的声音。这需要多组麦克风设备扎到树里。嘉楠的方案是一个40 mm见方的模块，做了防水的处理。利用图像分类、检测的方法，去“看”视野里是否有特定的害虫。这种方案的应用前景十分广阔，因为中国的森林很多，还有广大的农田，这种方案可以大大减少人力投入。

　　4 未来：共建AIoT“芯”生态

　　事实上，边缘侧AI芯片业态尚未成熟，各家厂商也都处于摸索阶段。嘉楠对于芯片生态的商业想象很丰满，已做了很多尝试，不仅局限于芯片，而是以芯片为落点，延伸至开发板、算法以及边缘侧的解决方案等。

　　嘉楠向外与AI厂商建立合作关系，通过合作补齐算法和数据，同时也为自身的芯片寻找更多落地场景。兼容性上，嘉楠也推出了第一代模型转换工具，可以将英伟达等主流企业的软件迁移到芯片中，对于开发者更为友好。

　　目前，K210的方案已用于智能门锁、智能抄表等业务场景。合作伙伴可以通过嘉楠的SDK（软件开发包）等开发出更多产品。嘉楠希望和合作伙伴一道，构建共赢格局的AIoT商业生态。

　　5 结论

　　嘉楠的K210芯片在某种程度上代表了嘉楠对于AI的思考。真正的AI不仅局限于图像处理，还应该兼具视听等多种感官能力。边缘侧AI之所以没有普及，因为AI芯片在成本、能耗、算力、通用性、生态等方面仍有不足，只有足够轻量化、低功耗的AI芯片才能落地于边缘侧设备。生态也是重要一环，需要芯片厂商一方面从芯片厂商延伸至开发板、算法以及边缘侧的解决方案，同时向外与AI厂商建立合作关系。

　　参考文献：

　　[1]Ambroggi D L.中国人工智能现状.电子产品世界，2018(5):10-12

　　[2]王莹,王金旺.AI在边缘设备上的发展机会.电子产品世界，2018(5):13-17

　　[3]Bar L.为什么某些嵌入式AI处理器比其它更智能.电子产品世界，2018(5):18-19

　　[4]王莹,毛烁.众厂商谈边缘AI的技术与产品策略.电子产品世界，2018(12):11-18

　　[5]毕盛.嵌入式人工智能技术开发及应用.电子产品世界，2019(5): 14-16

　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第7期第19页，欢迎您写论文时引用，并注明出处