陈天石：中国AI从“芯”开始

　　寒武纪成了全球炙手可热的AI芯片厂商，在未来数年，全世界有数亿终端设备有望通过集成寒武纪处理器来获得强大的本地智能处理能力。

　　文 江川（北京）

　　翻开寒武纪的创业史，我们有一个惊人的发现：这家成立于2016年的创新型科技企业，在3年的时间内开创了7个“全球第一”：研发了全球第一个深度学习处理器架构（DianNao）、全球第一个多核深度学习处理器架构（DaDianNao）、全球第一个通用机器学习处理器架构（PuDianNao）、全球第一个深度学习处理器原型芯片（寒武纪）、全球第一个智能处理器专用指令集（寒武纪指令集）、全球第一个商用智能处理器IP产品（寒武纪1A处理器），赋能全球第一个人工智能手机芯片（华为麒麟970芯片）。

　　作为全球智能芯片领域的先行者，寒武纪是第一个成功流片（批量生产实物芯片）并拥有成熟产品的智能芯片公司。业内人士如此评价，寒武纪在深度学习处理器指令集上的开创性进展，为我国占据智能产业生态的领导性地位提供了技术支撑。深度学习处理器已经成为计算机体系结构国际会议ISCA最关注的研究方向之一。ISCA 2016上有近1/6的论文引用寒武纪的工作来进行深度学习处理器探索。

　　与一些国内AI芯片公司专注于单点应用或平台不同，寒武纪立志做AI领域的通用芯片。陈天石表示，目前寒武纪拥有终端智能处理器IP和云端智能芯片两条产品线。“未来，我们将持续按照独立芯片公司的技术路径走下去，将端和云的智能处理彻底打通。在人工智能整个生态链上，服务广大云计算、大数据、服务器厂商，服务互联网公司，服务行业巨头，为下游厂商提供不同尺寸、面向不同应用场景的终端AI处理器IP以及覆盖inference和training的不同处理能力的云端智能芯片。”

　　中国AI产业从此踏上新征程。

　　打虎亲兄弟，寒武纪书写中国芯片传奇

　　在过去很多年里，中国的芯片一直依赖进口。据工信部的数据显示，2013年我国集成电路进口高达2313亿美元，同比增长20.5%。事实上，中国有十余年集成电路进口额超过石油，长期居各类进口产品之首。而到2014年为止，我国每年生产全球77%的手机，然而自主芯片却不到3%。全球半导体市场规模超过3000亿美元，而国内制造的芯片只占国内市场份额的不到10%。因为不能自主制造芯片，所以损失订单的80%收益。直到2016年寒武纪的出现，才彻底改变了中国芯片受制于人的窘境。

　　寒武纪是中科院计算所孵化的企业，由来自江西南昌的陈云霁、陈天石兄弟俩共同创立。陈氏兄弟可谓少年天才，哥哥陈云霁生于1983年，9岁就上了南昌十中，14岁便考入中国科学技术大学少年班，24岁已取得中科院计算所博士学位，29岁晋升为研究员，33岁荣获中国青年科技奖和中科院青年科学家奖。弟弟陈天石生于1985年，16岁考入中国科学技术大学少年班，25岁获得中国科学技术大学计算机学院工学博士学位，历任中国科学院计算技术研究所助理研究员、副研究员、研究员（正教授）和博士生导师。在处理器架构和人工智能领域深耕十余年，是国内外学术界享有盛誉的杰出青年科学家，曾获国家自然科学基金委员会“优青”、中国计算机学会科学技术一等奖、CCF-Intel青年学者奖、中国计算机学会优秀博士论文奖等荣誉。

　　兄弟俩的导师是“龙芯之父”——龙芯中科总裁胡伟武教授。陈云霁从2002年开始跟随胡伟武做龙芯CPU，一干就是12年。龙芯CPU是中国第一代国产CPU，其意义可以上升到国家战略层面。目前使用龙芯CPU芯片的企业超过500家。

　　陈氏兄弟的博士研究方向不同，陈云霁主攻芯片研究，陈天石聚焦人工智能。2008年，陈氏兄弟决定联手做人工智能和芯片设计的交叉研究。促使他们做出这一决定的，是当时的产业环境。其实在2007 年以前，由于当时算法、数据量等因素，这个阶段的 AI 芯片并没有特别强烈的市场需求，通用的 CPU 芯片即可满足应用需要。但是2007年以后，随着高清视频、VR、AR游戏等行业的发展，通用的 CPU 芯片无法满足应用需要，GPU 的并行计算特性恰好适应人工智能算法及大数据并行计算的需求，且在深度学习算法的运算上比CPU提高几十倍的效率。进入 2010 年后，云计算广泛推广，人工智能的研究人员可以通过云计算借助大量 CPU 和 GPU 进行混合运算，进一步推进了 AI 芯片的深入应用，从而催生了各类 AI 芯片的研发与应用。

　　在随后的2012年，法国国家信息与自动化研究所（Inria）的Olivier Temam教授第一次提出了AI加速器的概念，并与陈氏兄弟启动了DianNao项目，这也是寒武纪的技术来源。接着在2013-2015年期间，DianNao项目一共发布了四篇与AI加速器有关论文，包括：深度学习处理器、多片版本的深度学习处理器、摄像头智能识别处理器、以及通用机器学习处理器。2016年，陈氏兄弟推出了神经网络通用指令集DianNaoYu，这也是寒武纪自主研发的神经网络专用指令集Cambricon ISA的前身。

　　但是实验室的成就并不是陈氏兄弟的目标，他们要让科研成果走出实验室，给大家带来生活上的改变。2016年3月，北京中科寒武纪科技有限公司在中关村(7.270, -0.06, -0.82%)注册成立，并获得千万级天使投资。

　　牛刀初试，首款产品击败苹果

　　在技术和资金的双轮驱动下，寒武纪在成立当年就发布了世界首款商用深度学习专用处理器（Cambricon-1A），面向智能手机、安防监控、可穿戴设备、无人机和智能驾驶等各类终端设备，并入选第三届世界互联网大会（乌镇）评选的十五项“世界互联网领先科技成果”。

　　寒武纪1A处理器支持视觉、语音、自然语言处理等多种智能任务，一经推出便被华为看中，集成到麒麟970处理器中，应用在华为Mate10手机中。这是中国手机行业首次引入人工智能概念，麒麟970处理器因此名声大噪，而寒武纪也因此一炮而红，拿到了上亿元的订单。

　　“寒武纪1A深度神经元网络处理器就是在计算机里用虚拟的神经元和虚拟的突触把他们联结在一起，构成多层次的人工神经元网络。这些神经元网络具有非常好的效果，比如在语音识别和视频识别领域里，它的识别精度已经超越了人类。”陈天石介绍，“为了让这个深度神经元网络连接更快，我们设计了专门的存储结构，还设计了完全不同于通用CPU的指令集，因此它变得非常非常快，每秒可以处理160亿个神经元和超过2万亿个突触，可以跟苹果产品一较高下。”