淺談從NPU芯片看視頻監(jiān)控的智能化發(fā)展

近幾天，“長征七號首飛”刷爆了各大媒體版面，隨著昨晚的成功發(fā)射，這一場興奮狂歡更是被激發(fā)到最高點(diǎn)。在激動自豪之余，大家也不要忽略一個(gè)重大消息：中國首款嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）誕生。這可是智能化行業(yè)的一大喜訊，對于視頻監(jiān)控領(lǐng)域來講更是具有跨時(shí)代意義。

NPU是何物？它顛覆了什么？

在對NPU進(jìn)行大解析之前，大家可能要費(fèi)心聽筆者起底一下AlphaGo與李世石的精彩人機(jī)大戰(zhàn)了。很多人對AlphaGo的獲勝表示驚嘆、敬畏，卻對它勝利的“武器”不甚了解。其實(shí)，AlphaGo獲勝的本質(zhì)在于其對人腦生物機(jī)理的深度學(xué)習(xí)算法熟諳于心。

那么什么是深度學(xué)習(xí)呢？深度學(xué)習(xí)，是源于對生物人腦機(jī)理的仿生學(xué)研究而形成的一種人工智能算法。通俗來講就是指計(jì)算機(jī)通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模擬人腦的機(jī)制來學(xué)習(xí)、判斷、決策，目前人臉識別、語音識別等使用的就是這種方法。需要強(qiáng)調(diào)的是，深度學(xué)習(xí)需要超強(qiáng)的計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)算能力作為支撐，而這種運(yùn)算能力離不開處理器的發(fā)展，也就和筆者今天要講的NPU有很大聯(lián)系。

目前，AlphaGo使用的處理器是在其他領(lǐng)域通用的CPU處理器。這種普通的處理器雖然通用，但卻不專業(yè)。據(jù)了解，2010年谷歌僅是為了訓(xùn)練一個(gè)識別貓臉的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就使用了1.6萬個(gè)處理器。更不用說在圍棋上戰(zhàn)勝了人類的AlphaGo。未來人工智能要想利用CPU來實(shí)現(xiàn)像人腦一樣的千億個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，恐怕不是長久之計(jì)。因此，一種可以將深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)做到小型化，并且能用在嵌入式系統(tǒng)中的處理器——NPU應(yīng)運(yùn)而生。

與跑大型算法模型較為吃力的CPU不同，NPU處理器的信息處理能力比CPU要高出100倍甚至1000倍。據(jù)介紹，NPU采用了“數(shù)據(jù)驅(qū)動并行計(jì)算”架構(gòu)，顛覆了CPU所采用的傳統(tǒng)馮·諾依曼計(jì)算機(jī)架構(gòu)。這種數(shù)據(jù)流類型的處理器大大提升了計(jì)算能力與功耗的比率，特別擅長處理視頻、圖像類的海量多媒體數(shù)據(jù)，使得人工智能在嵌入式機(jī)器視覺應(yīng)用中可以大顯身手。據(jù)中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)中星微首席技術(shù)官張韻東介紹，如果形象地將CPU的數(shù)據(jù)傳遞模式比作“千軍萬馬過獨(dú)木橋”的話，那么NPU就是在凌晨無人的24車道給數(shù)據(jù)大開綠燈，不僅高效還低功耗。

從這個(gè)意義上來理解，也就是說NPU芯片是智能硬件未來不可或缺的一部分，有了它才算有了敦實(shí)可靠的智能計(jì)算平臺。

NPU如何引領(lǐng)視頻監(jiān)控發(fā)展？

當(dāng)然，NPU帶來的變革可不止將CPU取而代之這一點(diǎn)，它的出現(xiàn)意味著視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展正式跨入智能時(shí)代。

上面筆者已經(jīng)提到過，NPU擅長處理視頻、圖像類的海量多媒體數(shù)據(jù)，因此視頻監(jiān)控行業(yè)將是它充分發(fā)揮特長的主要領(lǐng)域。眾所周知，視頻監(jiān)控是一個(gè)相對融合的系統(tǒng)，覆蓋的范圍很廣，再加上高清視頻的編解碼能力不斷提高，導(dǎo)致視頻監(jiān)控產(chǎn)生指數(shù)級增長且復(fù)雜的數(shù)據(jù)。要對這些繁雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行“解碼”，就需要更加智能的分析方式。

需要注意的是，在攝像頭中裝上NPU芯片，就像給“眼睛”配備了IQ爆表的大腦一般。它可以通過學(xué)習(xí)訓(xùn)練，不斷提高自己的智商，并且逐漸增加識別種類。經(jīng)過深度學(xué)習(xí)后，它能夠把感興趣的事件以數(shù)字標(biāo)簽的方式錄到視頻的碼流里。如果我們要查找某個(gè)信息，只需要在后臺智能檢索，而不需要依靠人工觀看視頻的方式。也就意味著，未來我們可以像搜索文字一樣，對視頻中的內(nèi)容進(jìn)行“長頭發(fā)、戴眼鏡、挎包”等定為位搜索。

需要注意的是，除了實(shí)時(shí)搜索，NPU芯片還能將已經(jīng)拍攝的信息存在碼流中，需要時(shí)可以隨時(shí)根據(jù)特征檢索，或是用“以圖搜圖”的方式，用一張圖把類似的圖全找出來。

從數(shù)字時(shí)代跨入入智能時(shí)代，視頻監(jiān)控蘊(yùn)涵著無限的商機(jī)，有了NPU芯片的加盟，就好比擁有一張技能開掛的“通關(guān)神卡”。據(jù)了解目前NPU已成功在視頻監(jiān)控領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，下一步將廣泛應(yīng)用于智能駕駛輔助、無人機(jī)、機(jī)器人等嵌入式機(jī)器視覺領(lǐng)域。

結(jié)語：過去，業(yè)內(nèi)無限憧憬人工智能在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，但是很遺憾缺少了可實(shí)現(xiàn)的硬性“武器”。如今有了NPU的傾情加入，在硬件上可以說是如有神助。未來，如何在NPU的支持下，設(shè)計(jì)出更具有市場前景的產(chǎn)品，那就看安防企業(yè)各顯神通了。