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人工智能專用芯片的五年浪潮,如今怎樣了?

本文作者: 嘉嘉 2022-02-16 11:32
導語:隨著近十年來人工智能技術不斷取得突破性進展,推動著大規(guī)模的場景應用商業(yè)化落地。作為人工智能技術規(guī)?;瘧玫闹匾锢砘A,AI芯片也擁有巨大的產(chǎn)業(yè)價值和戰(zhàn)略地位。

AI芯片應用領域不斷向多維度方向發(fā)展,例如CV(計算機視覺)、自動駕駛、智能手機以及語音交互。而在語音交互領域,中國智能語音市場正在維持高速增長。根據(jù)德勤報告顯示,預計2030年消費級應用場景超過700億元,企業(yè)級場景達到發(fā)展空間也預計將達到千億級規(guī)模。

為了讓智能終端擁有更好的交互體驗,針對語音算法打造相匹配的AI芯片,采用軟硬一體化的解決方案幾乎是目前行業(yè)最為普遍的選擇,這也是技術迭代的必然路徑。如今智能語音賽道云集了眾多玩家,如百度、科大訊飛、云知聲、思必馳、出門問問、啟英泰倫等都紛紛布局了芯片產(chǎn)業(yè)。

解決專用芯片技術問題,企業(yè)仍需打破的商業(yè)化壁壘

智能語音在技術關聯(lián)和數(shù)據(jù)層次上天生具有更高的復雜度,單單自然語言理解和處理的能力就花費了科學家們數(shù)十年的心血才換來今日的交互體驗。而能夠?qū)⒄Z音識別、語義理解、自然語言處理、語音合成、聲音降噪等技術實現(xiàn)“云端芯”一體化,把業(yè)務延伸到芯片甚至硬件,才是將技術商業(yè)化的合理路徑。

通用芯片架構并非為AI專門設計,天然存在性能、功耗等方面的局限性已是老生常談。近幾年在業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)的努力下,解決了傳統(tǒng)通用芯片的適配問題,公司也紛紛投入到專用芯片的制造。

在技術問題得到解決后,AI語音芯片在商業(yè)化的道路上仍面臨很多挑戰(zhàn):

l 首先,如何達到在成本約束下的性能最優(yōu)化。智能語音技術是緊耦合的,東拼西湊的技術無法得到理想的交互效果。需要納入考量的是將全棧式的解決方案搭載到芯片上,同時每多一項功能就意味著成本的增加。低成本、易實施、低功耗的產(chǎn)品特點需要與解決方案密切結合。

l 第二,縱觀布局AI語音芯片公司,它們所選的應用終端都集中在家居、電器、機器人、車載等場景。然而這幾類場景產(chǎn)品品類眾多分散是一大特點,尤其是家居電器,大到一臺空調(diào),小到一個插座都有對語音芯片的需求。如何在這些設備上適配芯片,判斷芯片每一項效用的必要性,都需要對終端產(chǎn)品功能Know-How有著深刻的掌握。

l 第三,由于客戶廠商天然的分散性,標準產(chǎn)品加工具定制是最高效的合作模式。擁有高效的工具鏈,降低定制化所需要的時間以及邊際成本,將會很大程度提升語音芯片商業(yè)化進程。

千萬級出貨量,企業(yè)是怎么做到得“芯”應手的?

云知聲作為行業(yè)內(nèi)第一批布局邊緣側芯片設計并提供軟硬一體產(chǎn)品的企業(yè)之一,到如已經(jīng)基于自研或第三方芯片發(fā)布三代共6款全棧語音AI芯片軟硬一體產(chǎn)品,芯片及模組出貨量已達千萬級水平,積累近800家合作客戶。

早在2015年云知聲就開始搭建芯片團隊,不僅來自于其行業(yè)嗅覺,也是環(huán)境使然。云知聲的芯片方案均內(nèi)置了為語音識別而優(yōu)化的深度神經(jīng)網(wǎng)絡加速方案,實現(xiàn)設備的語音離在線識別。與此同時,語音交互的核心環(huán)節(jié)也取得了重大的突破。語音識別環(huán)節(jié)突破了單點能力,從遠場識別,到語音分析和語義理解也有了巨大提升,呈現(xiàn)出整體的交互方案。

人工智能專用芯片的五年浪潮,如今怎樣了? 

2018年,云知聲第一代UniOne“雨燕”(Swift)芯片第一次流片成功并量產(chǎn)出貨。“雨燕”芯片,是云知聲針對智能家居語音交互場景推出的高性能、低成本、一體化的芯片解決方案?!坝暄唷奔軜媰?nèi)置的數(shù)字信號處理器uDSP,以及AI加速器DeepNet(云知聲完全自主研發(fā)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡處理器,NPU),支持DNN/LSTM/CNN等多種深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型,能實現(xiàn)語音識別、理解、合成所需的深度學習計算加速。和通用CPU相比,這款ASIC芯片的處理速度和效率都有明顯提升。

行業(yè)Know-How的積累

對于業(yè)務的場景選擇,云知聲的端側智能語音芯片精準面向小家電市場。這條賽道的選擇契機是始于自2014年與格力、美的等電器廠商的合作。在此領域,云知聲已經(jīng)積累了7年有余的經(jīng)驗,對于場景和電器產(chǎn)品的特點駕輕就熟。

以麥克風陣列的技術為例,毋庸置疑的是,麥克風越多越容易實現(xiàn)更好的降噪和語音增強效果。但比起行業(yè)內(nèi)炒的如火如荼的多麥克陣列方案,單麥克卻成為了家電產(chǎn)業(yè)中出貨量最大的方案。這是因為效果的差別僅對具有聲源定位需求的產(chǎn)品存在影響,而對于家電市場,一些本來就需要靠墻擺放的設備如空調(diào)、電視機等,八麥克風陣列的應用明顯是多余的。所以考慮到實施成本、結構設計和生產(chǎn)安裝等方面,單雙麥克是該應用場景最適合搭載的方案——這些經(jīng)驗就來自于對行業(yè)功能Know-How的掌握。

于是云知聲面向小家電市場的二代芯片“蜂鳥”(Hummingbird)在2019年流片成功?!胺澍B” 芯片是云知聲專門為離線遠場語音交互場景設計的高性能,高集成度,高性價比的語音智能IoT芯片。相比語音行業(yè)通用芯片“雨燕”,“蜂鳥”芯片定位更輕巧靈活,可以持續(xù)降低適配設備的門檻,為客戶提供性價比更高的解決方案。

人工智能專用芯片的五年浪潮,如今怎樣了?

蜂鳥系列芯片應用了遠場拾音、高性能識別、低功耗喚醒的功能。配備單雙麥克可實現(xiàn)10米遠場拾音,安靜環(huán)境5米識別率達到95%以上。主要面對家居環(huán)境下的廚房、客廳、臥室、浴室等在內(nèi)的白電和小家電(燈具、廚電、智能插座等)產(chǎn)品領域。作為白電和小家電領域領先大規(guī)模量產(chǎn)的語音方案,蜂鳥及相關系列的芯片出貨量達到千萬級。覆蓋了包括格力、美的、海爾、奧克斯、華帝等國內(nèi)一線家電廠商。

與此同時,隨著大眾對用戶隱私問題的關注,相較于需要系統(tǒng)連接上傳數(shù)據(jù)的云端服務,特定場景下離線語音交互的需求在逐步增加。低功耗、低成本、快速響應以及融合離在線的交互模式,系統(tǒng)能智能決策離在線的處理方式都成為研發(fā)語音AI芯片的必要條件。所以云知聲的芯片產(chǎn)品矩陣也布局了面向車載市場的高端芯片。

云知聲與吉利集團旗下億咖通成立合資公司芯智科技,并推出了一款高性能車規(guī)級離在線語音芯片“雪豹”(Leopard),預計搭載該芯片的車型在今年上市。這款芯片也集合了云知聲的感知和認知技術。面向車載網(wǎng)絡環(huán)境不穩(wěn)定的特性,在純離線場景下,”雪豹”提供堪比在線體驗的自然語言交互和全國范圍內(nèi)尋址,以及多麥克風降噪功能。同時雪豹獲得車規(guī)級AEC-Q100認證,具有完全自主知識產(chǎn)權,為汽車提供純本地語音解決方案。這種本地化的服務,不僅能讓用戶體驗到流暢的語音交互功能,還可以解決用戶的隱私泄露問題。

人工智能專用芯片的五年浪潮,如今怎樣了?

隨著自動駕駛和智能座艙也成為炙手可熱的行業(yè),基于車聯(lián)網(wǎng)的以車輛為中心的生態(tài)系統(tǒng)建設也是加速智能語音企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。將互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)、用戶個性、環(huán)境交互等充分融合,毫無疑問也是云知聲選擇專攻車載芯片的考量。

以便捷的工具賦能高效化產(chǎn)品落地

在物聯(lián)網(wǎng)的不同應用場景下,海量終端設備要實現(xiàn)功能智能化必須云端配合,即形成邊緣算力和云端算力的動態(tài)平衡。云端互動的命題需要 AI 芯片的強有力支持,進一步也深刻影響到芯片的設計以及最終的交付。

隨著2021年Google推出的Switch Transformer模型將小樣本甚至零樣本的學習能力刷新大眾認知,預訓練大模型也預示著AI技術新風向的爆發(fā)。人們可以更加順利地在模型注入需要學習的知識,就意味著復雜和大量定制任務得以實現(xiàn)適配和推理計算。同樣,云知聲也利用預訓練模型高效地解決物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品定制的痛點,為AIoT產(chǎn)品定制建立了開發(fā)者平臺。

語音控制、對接IoT控制以及設備控制,通過平臺自助生成能達到算法原廠線下支持和研發(fā)人員的編碼實現(xiàn)的效果,將原本需要幾周的工作周期下降到30分鐘。例如,離線標準方案可以進行麥克數(shù)量與間距配置、自定義喚醒詞、音色配置、命令詞和應答語自定義并且進行一鍵下載版本燒錄??蛻糁恍枰獙W⒆约菏煜さ碾娍夭糠郑瑹o需額外的硬件能力即可定制專屬智能語音方案。

標準化的交付模式極大降低了客戶端的門檻,通過產(chǎn)品端,云端一站式開發(fā),快速實現(xiàn)智能語音控制,讓零基礎企業(yè)輕松實現(xiàn)智能化。再加上強運營的特點,平臺支持上百種可供配置的云端技能,同時還可自定義技能或者接入第三方技能。截至目前,活躍客戶在該平臺已構建超過25000個產(chǎn)品版本。

結語

近十年來,AI技術不斷取得突破性競爭,百花齊放的AI行業(yè)也將迎來它的后半場。面對現(xiàn)階段繁榮的智能語音市場以及互聯(lián)網(wǎng)巨頭的加入,盡管技術水平差不多的企業(yè),在垂直行業(yè)和細分場景的取舍也會造成截然不同的導向,AI芯片的落地和場景也需要進行密切結合。

在解決功能約束下的性能最優(yōu)化、不同場景下自由配置、便捷工具鏈的問題后,以云知聲為代表的智能語音技術企業(yè)需要繼續(xù)加速垂直行業(yè)進行滲透和布局,讓智能語音賦能多形態(tài)的終端,以“中國芯”的力量協(xié)同構建全產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

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