淺談人工智能計(jì)算的領(lǐng)袖，風(fēng)光背后的英偉達(dá)

“十年磨一劍”，在剛剛召開的科隆游戲展上英偉達(dá)CEO黃仁勛是這樣評(píng)價(jià)新一代高端游戲顯卡GeForce RTX 2070。消息一出，無(wú)數(shù)游戲玩家在歡呼之時(shí)又不禁心疼自己的錢包。

不得不說，英偉達(dá)的創(chuàng)新能力之強(qiáng)讓人一次又一次地驚嘆。在玩家還在糾結(jié)要不要花大幾千升級(jí)電腦的時(shí)候，英偉達(dá)發(fā)展的速度早就趕上了它的顯卡速度，而且在其他領(lǐng)域也已經(jīng)遍地開花。

從成立到如今成為人工智能計(jì)算的領(lǐng)袖之一，風(fēng)光背后英偉達(dá)也是一路坎坷。

成立于1993年的英偉達(dá)靠制造顯卡起家，并于1999年上市。

早期的英偉達(dá)在主板芯片組市場(chǎng)上可以說是風(fēng)生水起。雖然進(jìn)入市場(chǎng)較晚，但是英偉達(dá)一進(jìn)入主板芯片組市場(chǎng)就是針對(duì)AMD的CPU進(jìn)行芯片組設(shè)計(jì)，一直以來(lái)都是AMD CPU的一個(gè)好搭檔，英偉達(dá)在芯片組市場(chǎng)可以說是后起之秀，打敗VIA的AMD芯片組市場(chǎng)的霸主地位。

但隨著AMD收購(gòu)ATI推出自家的芯片組以及與英特爾的專利糾紛后英特爾不授權(quán)QPI總線給英偉達(dá)，使得英偉達(dá)處在一個(gè)非常尷尬的境地。雖然在此之后英偉達(dá)再次推出幾款芯片組，但是性能或者網(wǎng)絡(luò)功能都不太理想，英偉達(dá)的芯片組市場(chǎng)萎縮嚴(yán)重。到了2011年第三季度，芯片組的收入占比已經(jīng)從30%降至15%。

在發(fā)展前景不再樂觀的情況下，2010年11月，黃仁勛宣布，“我們不再研發(fā)制造芯片組，而將精力專注于Tegra SoC。芯片組業(yè)務(wù)現(xiàn)在增長(zhǎng)緩慢，我們的銷售成績(jī)沒有看到有什么擴(kuò)大?！绷硗?，英偉達(dá)還開始注重GPU技術(shù)的開發(fā)研究。

所謂時(shí)勢(shì)造英雄。英偉達(dá)在轉(zhuǎn)變重心之后再一次抓住時(shí)代的關(guān)鍵，開始研發(fā)人工智能領(lǐng)域。

到了2012年，英偉達(dá)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通用GPU的支持下實(shí)現(xiàn)重大突破，包括計(jì)算機(jī)視覺、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理，以及各個(gè)領(lǐng)域的人工智能技術(shù)都得到了快速發(fā)展的條件。英偉達(dá)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)也蒸蒸日上，為大大小小的公司提供強(qiáng)大計(jì)算力支持。

這時(shí)候，英偉達(dá)的新故事才剛剛開始。

新一輪的AI發(fā)展主要由深度學(xué)習(xí)技術(shù)的突破引領(lǐng)。據(jù)了解，深度學(xué)習(xí)是基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，其中絕大多數(shù)運(yùn)算都是矩陣運(yùn)算，而矩陣運(yùn)算天生容易并行運(yùn)算，所以擅長(zhǎng)并行計(jì)算的GPU非常適合深度學(xué)習(xí)。而英偉達(dá)專注于GPU技術(shù)的開發(fā)，以此聞名。

當(dāng)AI研究者尋找合適的GPU的時(shí)候英偉達(dá)迅速抓住了機(jī)會(huì)，在短時(shí)間內(nèi)投入數(shù)十億美元?jiǎng)佑脭?shù)千工程師在2016年推出了第一個(gè)專為深度學(xué)習(xí)優(yōu)化的Pascal GPU。2017年英偉達(dá)又推出了性能相比Pascal提升5倍的新GPU架構(gòu)Volta，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理加速器TensorRT 3也同時(shí)亮相，TensorRT作為一款可編程推理加速器能加速現(xiàn)有和未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

憑借通用的GPU單元，專門的TensorRT加速器，強(qiáng)勁的矩陣運(yùn)算性能加上對(duì)其他算法的兼顧，英偉達(dá)不僅能用GPU滿足AI構(gòu)建的訓(xùn)練需求，還能用TeslaRT用來(lái)部署，很好實(shí)現(xiàn)AI構(gòu)建。所以英偉達(dá)也率先成了這一波AI熱潮的最大受益者。

當(dāng)然，英偉達(dá)的老對(duì)手英特爾又怎么可能讓英偉達(dá)在AI方面一方獨(dú)大。

作為PC時(shí)代的霸主，英特爾在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代失利之后也在積極尋求轉(zhuǎn)型，因此在對(duì)AI可以稱得上是All In。英偉達(dá)在AI中取得成功的重要原因是其在深度學(xué)習(xí)或者說DNN中具有優(yōu)勢(shì)。

2016年英特爾又花4億美元收購(gòu)深度學(xué)習(xí)初創(chuàng)企業(yè)Nervana Systems。收購(gòu)Nervana可以認(rèn)為是英特爾非常厲害的一招，因?yàn)檫@家公司曾經(jīng)連續(xù)幾年幫英偉達(dá)優(yōu)化GPU平臺(tái)。Nervana被英特爾收購(gòu)后，不僅斷了繼續(xù)為英偉達(dá)提供服務(wù)的可能，還極大增強(qiáng)了英特爾的實(shí)力。

野心勃勃的英偉達(dá)一直想要成為科技革命的中心，又怎么可能因此而退縮。

去年12月，英偉達(dá)推出了重磅產(chǎn)品“Titan V”PC GPU，該款GPU擁有110萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算性能，是其去年4月份公布的Titan Xp的9倍。和用于數(shù)據(jù)中心的英偉達(dá)Tesla V100 GPU一樣，Titan V也更加清晰地面向AI。

據(jù)黃教主介紹說，“Volta”系列的“創(chuàng)生”主要為推動(dòng)高性能計(jì)算和人工智能的極限：“我們用新的處理器架構(gòu)、指令、數(shù)字格式，以及存儲(chǔ)器架構(gòu)等打開新的局面?！?/p>

另外，在近期的熱門領(lǐng)域自動(dòng)駕駛中，英偉達(dá)的“DRIVE”系列也是各個(gè)性能爆表。

去年10月就發(fā)布了“DRIVE PX Pegasus”自動(dòng)駕駛平臺(tái)，載了兩顆Xavier芯片，以及Volta架構(gòu)GPU，高配置讓其擁有了高達(dá)320 TOPS的深度學(xué)習(xí)處理能力，這個(gè)數(shù)值是上一代DRIVE PX平臺(tái)的數(shù)倍。

而僅僅在兩個(gè)月后的“CES 2018”上，黃教主在主題演講中展示了NVIDIA最新的自動(dòng)駕駛技術(shù)“DRIVE XAVIER”。演講會(huì)還透露道英偉達(dá)要開始開辟一條全新的產(chǎn)品線——自動(dòng)駕駛SoC平臺(tái)了，DRIVE XAVIER很可能只是個(gè)開始。對(duì)于自動(dòng)駕駛市場(chǎng)，英偉達(dá)“志在必得”，黃教主更是提出了一個(gè)目標(biāo)：自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的絕對(duì)霸主。

在各種“核彈”級(jí)參數(shù)下，這款芯片在2018年Q1開始流片。

教主在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)還“嘚瑟”了一把：他表示目前英偉達(dá)在NVIDIA DRIVE產(chǎn)品的發(fā)展方面已經(jīng)擁有了超過320個(gè)合作伙伴，涵蓋消費(fèi)級(jí)汽車、卡車、交通服務(wù)、供應(yīng)商、地圖、傳感器、創(chuàng)業(yè)公司、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)等方方面面。

對(duì)于在自動(dòng)駕駛方面的布局，荒郊組表示，“最近的事故，正是我們不得不加速開發(fā)自動(dòng)駕駛汽車的原因。正如你所知，自動(dòng)駕駛汽車永遠(yuǎn)都在警戒狀態(tài)，如果我們做得很好，未來(lái)車禍?zhǔn)鹿示蜁?huì)減少。當(dāng)我們的資訊娛樂化事業(yè)發(fā)展的很好，成長(zhǎng)非常非?？斓臅r(shí)候，如果七年前我們沒有將工程師，移轉(zhuǎn)到自駕車領(lǐng)域，怎么會(huì)有今天的發(fā)展，我很滿意當(dāng)初做的決定?！?/p>

最近，在AI領(lǐng)域有了一定積累的英偉達(dá)又開始盯上了智能機(jī)器人。

“人工智能的第一階段，是開發(fā)自動(dòng)化編程的軟件。第二階段，是將軟件應(yīng)用于行業(yè)的自動(dòng)化，這種自動(dòng)化帶來(lái)的效率提升會(huì)刺激原有的市場(chǎng)，第三階段，是 AI 走出計(jì)算機(jī)，影響外部的世界?！痹诮衲甑呐_(tái)北電腦展上，黃仁勛把人工智能的發(fā)展分為了三個(gè)階段。

依黃仁勛的定義，目前我們已經(jīng)處于人工智能發(fā)展的第二階段，即人工智能開始初步應(yīng)用于各行各業(yè)。

黃仁勛說：“將來(lái)機(jī)器人將會(huì)有眼睛，手也會(huì)有眼睛，如果你將東西稍微移動(dòng)一些，它會(huì)適應(yīng)，也就是它會(huì)學(xué)習(xí)，你只需要編寫一點(diǎn)點(diǎn)的程式，然后它就會(huì)學(xué)會(huì)其他的?！?/p>

時(shí)下也有不少智能機(jī)器人開始應(yīng)用到不同的行業(yè)之中，但在英偉達(dá)高級(jí)軟件經(jīng)理李銘博士看來(lái)，“這些智能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！薄凹右稽c(diǎn)智能進(jìn)去，解決當(dāng)前場(chǎng)景最急需的問題，看起來(lái)是個(gè)智能機(jī)械，但其實(shí)它對(duì)整個(gè)機(jī)器人本身的促進(jìn)并沒有想象中那么大?！?/p>

李銘博士認(rèn)為，這些智能機(jī)器人普遍存在著一些問題，第一，軟件成本上升太快；第二，具體到場(chǎng)景里，單個(gè)機(jī)械在應(yīng)用時(shí)還需要單獨(dú)的調(diào)試；第三，面對(duì)環(huán)境的變化適應(yīng)性差；第四，軟件更新，當(dāng)功能有增加或者修改時(shí)，需要做很多額外的工作。

要解決這些問題還是得靠人工智能，而要怎么解決，英偉達(dá)給出了答案。

在今年臺(tái)北電腦展的發(fā)布會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了 NVIDIA Isaac 機(jī)器人平臺(tái)，包含硬件、軟件和虛擬世界機(jī)器人模擬器的 NVIDIA Isaac。

同時(shí)發(fā)布了“世界首臺(tái)專為機(jī)器人打造的處理器”NVIDIA Jetson Xavier，黃教主手托著這臺(tái)沒有巴掌大的計(jì)算機(jī)，面對(duì)媒體說道：“這就是未來(lái)智能機(jī)器人的大腦?！?/p>

其超高的計(jì)算能力讓可以直接部署在終端機(jī)器人上的 Jetson Xavier 能夠?yàn)闄C(jī)器人的感知和計(jì)算提供基礎(chǔ)算力的保障。軟件上，Jetson Xavier 配備了一個(gè)工具箱，包含 API 工具包 Isaac SDK、智能機(jī)器加速應(yīng)用 Isaac IMX 以及高度逼真的虛擬仿真環(huán)境 Isaac Sim。

英偉達(dá)在 2017 年的 GTC 上就首次發(fā)布了 Isaac 虛擬仿真環(huán)境的部分。在英偉達(dá)看來(lái)，機(jī)器人終歸是要擁有超強(qiáng)的邊緣計(jì)算能力的，而目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)階段機(jī)器人應(yīng)用需求的 Jetson Xavier，正是為了下一代自主機(jī)器打造的 AI 計(jì)算芯片，在 Isaac 平臺(tái)的支持下，機(jī)器無(wú)處不在地助力我們?nèi)粘Ｉ罟ぷ?，提高整個(gè)社會(huì)的效率，終將在不久后成為現(xiàn)實(shí)。

在最新發(fā)布的新一季財(cái)報(bào)中可以看到，除了傳統(tǒng)的游戲芯片方面，由于近年來(lái)，英偉達(dá)在人工智能芯片方面發(fā)力，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長(zhǎng)強(qiáng)勁。第二季度，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入為7.6億美元，同比大幅增長(zhǎng)83%。而英偉達(dá)的汽車業(yè)務(wù)收入為1.61億美元，同比增長(zhǎng)13%，也高于預(yù)期。

福布斯表示，預(yù)計(jì)2019財(cái)年英偉達(dá)GPU部門的收入將達(dá)到105億美元以上。值得注意的是，Nvidia是人工智能和深度學(xué)習(xí)的領(lǐng)導(dǎo)者，并為此開發(fā)了一系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品越來(lái)越受歡迎，預(yù)計(jì)這一趨勢(shì)將繼續(xù)向前發(fā)展。

黃仁勛也表示，GPU運(yùn)算時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，不僅打破了摩爾定律，更預(yù)測(cè)未來(lái)10年，每年的運(yùn)算需求將成長(zhǎng)100倍。

對(duì)于未來(lái)，黃教主也將繼續(xù)在AI領(lǐng)域中探索：“未來(lái)，每個(gè)公司都將有一個(gè)AI觀察每一個(gè)交易——每一個(gè)業(yè)務(wù)流程——從早到晚，”“在接下來(lái)的幾十年中，AI的最大貢獻(xiàn)將在于，編寫人類根本無(wú)法寫的軟件，解決無(wú)法解決的問題?！?/p>