AI芯片讓家電不聯(lián)網(wǎng)就能聽(tīng)懂人話

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)紅利日漸式微，一個(gè)更具備顛覆性、更具備革命性的王朝正悄然來(lái)臨——人工智能（AI）。在下一個(gè)十年里，圖像識(shí)別、語(yǔ)音交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、AI芯片等相關(guān)產(chǎn)業(yè)將以迅猛的勢(shì)頭持續(xù)占領(lǐng)市場(chǎng)份額，為人工智能無(wú)孔不入地滲透進(jìn)各行各業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著技術(shù)與算法的發(fā)展，人工智能也在進(jìn)行著從“軟”到“硬”的拓展。正如PC芯片時(shí)代造就了英特爾，智能手機(jī)芯片時(shí)代造就了高通，隨著人工智能時(shí)代大幕拉開(kāi)，人工智能芯片產(chǎn)業(yè)也正涌現(xiàn)出一大批入場(chǎng)玩家，這其中不僅有海內(nèi)外一眾科技巨頭高歌進(jìn)軍的身影，其他大大小小的創(chuàng)業(yè)公司們也都競(jìng)相上陣，市場(chǎng)風(fēng)起云涌，好不熱鬧。

這種熱鬧既體現(xiàn)在AI芯片芯片陸續(xù)涌現(xiàn)上，又體現(xiàn)在資本市場(chǎng)的持續(xù)關(guān)注上——最近，一家名為啟英泰倫的成都公司剛剛完成三千萬(wàn)元的A輪融資。智東西在上周專程來(lái)到位于成都高新區(qū)的啟英泰倫公司，與董事長(zhǎng)兼CTO何云鵬進(jìn)行了一場(chǎng)一對(duì)一的深入對(duì)話。

與市面上大多數(shù)AI芯片公司不同，啟英泰倫選擇了家電產(chǎn)品語(yǔ)音控制作為核心應(yīng)用場(chǎng)景，不僅在今年1月就成功量產(chǎn)了語(yǔ)音AI芯片CI1006，搭載專用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元；還憑借耐高溫、耐高濕、低成本、低功耗等工業(yè)化特性，成功打入了長(zhǎng)虹、美的等一眾我們耳熟能詳?shù)睦吓萍译?a target="_blank">廠商的產(chǎn)品中，使得用戶能夠離線語(yǔ)音控制空調(diào)、浴霸、微波爐等電器。

一、年初量產(chǎn)第一代語(yǔ)音AI芯片

啟英泰倫成立于2015年11月，專注于語(yǔ)音識(shí)別AI芯片、語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用方案，目前團(tuán)隊(duì)約有50人。不久前，啟英泰倫剛剛完成三千萬(wàn)元的A輪融資，由灃揚(yáng)資本領(lǐng)投。此前的一千多萬(wàn)元天使輪融資則由Roobo智能管家領(lǐng)投。

啟英泰倫于2016年6月推出、2017年1月量產(chǎn)了第一代語(yǔ)音AI芯片CI1006。CI1006封裝后尺寸大約為9mm x 9mm，能夠作為MCU微處理單元集成在家電內(nèi)部的電路板上。下圖右邊就是搭載CI1006的單麥克風(fēng)解決方案，最中間標(biāo)有“ChipIntelli”的黑色小方塊就是CI1006芯片，家電廠商可以將這個(gè)黑色小方塊放到自己產(chǎn)品內(nèi)部的電路板上。

（搭載CI1006的單麥克風(fēng)解決方案）

之所以將CI1006稱為AI語(yǔ)音芯片，就是因?yàn)槠渲写钶d了專門用于AI語(yǔ)音識(shí)別計(jì)算加速的硬件模塊。下圖是CI1006芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖中灰色方框里的ASR硬件加速引擎能夠?yàn)榧矣秒娖魈峁┱Z(yǔ)音識(shí)別功能。

（CI1006）

我們可以看到，ASR模塊里分三個(gè)部分，VAD、FE、DNN。

VAD（Voice Activity Detection，語(yǔ)音激活檢測(cè)）是芯片里的語(yǔ)音檢測(cè)模塊，可以監(jiān)測(cè)輸入的這段聲音是噪聲還是語(yǔ)音，同時(shí)可以檢測(cè)它的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)。

FE（Feature Extraction，特征提?。┦切酒锏奶卣魈崛∧K，可以提取語(yǔ)音數(shù)據(jù)的目標(biāo)特征。

DNN（Deep Neural Networks）則是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，能夠進(jìn)行語(yǔ)音的識(shí)別。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這塊芯片能夠?qū)⒛阏f(shuō)的話“翻譯”成機(jī)器能夠理解的命令，而且不需要連接網(wǎng)絡(luò)，可以在本地離線執(zhí)行。比如你直接對(duì)著臺(tái)燈說(shuō)“打開(kāi)臺(tái)燈”、直接對(duì)著微波爐說(shuō)“微波爐，加熱”等命令時(shí)，這些家用電器就能應(yīng)聲而動(dòng)。

目前，長(zhǎng)虹、美的、海爾、TCL等老牌家電廠商都陸續(xù)采用了啟英泰倫的產(chǎn)品，根據(jù)何云鵬介紹，目前有六七十家合作伙伴的項(xiàng)目已經(jīng)落地啟動(dòng)，如果加上排隊(duì)項(xiàng)目與渠道商對(duì)接的項(xiàng)目的話，總計(jì)有超過(guò)五百個(gè)合作伙伴。目前啟英泰倫的雙麥克風(fēng)解決方案售價(jià)低于100元/套，單麥克風(fēng)解決方案則更低。

除了提供芯片外，啟英泰倫還會(huì)配合廠家提供芯片模塊參考設(shè)計(jì)、語(yǔ)音識(shí)別引擎、語(yǔ)音軟件設(shè)計(jì)等全鏈條服務(wù)。廠家提出他們想要什么樣的喚醒詞、什么樣的命令語(yǔ)句，由啟英泰倫提供CI1006芯片模塊，并提供芯片模塊參考設(shè)計(jì)（如何將CI1006最高效地集成在這款家電的電路板上），并且會(huì)根據(jù)廠家需求打造配套可用的系統(tǒng)軟件。最后，廠家將這個(gè)芯片焊在自家產(chǎn)品的電路板上，這款產(chǎn)品（電飯鍋、洗衣機(jī)、燈泡）就能夠具備語(yǔ)音控制功能。

據(jù)何云鵬介紹，雖然各個(gè)家電廠家的需求不同，但是啟英泰倫內(nèi)部已經(jīng)形成了一套標(biāo)準(zhǔn)化、流程化的合作模式，推進(jìn)速度非?？欤F(xiàn)在一款搭載CI1006芯片的智能家電打造時(shí)間最快一個(gè)多月，最慢不超過(guò)三個(gè)月。像美的、長(zhǎng)虹這種大公司，現(xiàn)在已經(jīng)有十多個(gè)產(chǎn)品項(xiàng)目在同時(shí)推進(jìn)當(dāng)中。

除了CI1006外，啟英泰倫還將會(huì)在2018上半年里陸續(xù)推出兩三款不同的AI芯片，主打麥克風(fēng)陣列拾音或是其他成本更低、功耗更低的新品。

二、中科院半導(dǎo)體技術(shù)出身，十六年芯片經(jīng)驗(yàn)

一家公司的氣質(zhì)、定位、市場(chǎng)打法，往往都與創(chuàng)始人的個(gè)人經(jīng)歷息息相關(guān)。在何云鵬身上，我們不難發(fā)現(xiàn)他與啟英泰倫的共享基因。

2001年年底，一架跨洋飛機(jī)將何云鵬從新加坡帶回到了祖國(guó)大陸上，彼時(shí)的何云鵬有著中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體碩士和新加坡國(guó)立大學(xué)光電子碩士的學(xué)術(shù)背景，并且有著新加坡和美國(guó)的工作經(jīng)歷。

回國(guó)后，何云鵬加入了剛剛成立不久的海信專用集成電路設(shè)計(jì)中心，負(fù)責(zé)高清電視主控芯片的技術(shù)研發(fā)，同時(shí)參與團(tuán)隊(duì)籌建、立項(xiàng)、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)等。

不知道大家還記不記得，二十一世紀(jì)初期的中國(guó)正經(jīng)歷著改革開(kāi)放的快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段。以制造業(yè)為例，截至2004年底，我國(guó)有彩電生產(chǎn)企業(yè)68家，彩電年產(chǎn)量7328.8萬(wàn)臺(tái)，實(shí)際銷量占全球銷量的55%，已經(jīng)成為世界上最大的電視生產(chǎn)國(guó)。

然而，這7000多萬(wàn)臺(tái)電視機(jī)中所使用的核心視頻處理芯片均為進(jìn)口，沒(méi)有一片來(lái)自我國(guó)企業(yè)自行研發(fā)。高額的上游利潤(rùn)都被國(guó)外企業(yè)所賺走，而國(guó)內(nèi)制造業(yè)只能賺加工的錢，以價(jià)格戰(zhàn)、低成本廝殺，賺取產(chǎn)業(yè)鏈中的微利。

經(jīng)過(guò)四年的潛心研究，在2004年，何云鵬及其團(tuán)隊(duì)終于研發(fā)出了國(guó)內(nèi)第一款高清晰高畫(huà)質(zhì)數(shù)字視頻媒體處理芯片——海信“信芯”（ hiview），采用當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)的0.18微米工藝，年底一次流片成功。到了次年5月，海信正式舉辦發(fā)布會(huì)，宣告該款芯片在海信彩色電視全線量產(chǎn)應(yīng)用。這事在當(dāng)時(shí)引發(fā)了不小的震動(dòng)，不僅獲得了新華社、人民網(wǎng)的報(bào)道，總理、政府常委等也紛紛題詞、寫(xiě)信祝賀。

此后的幾年間，何云鵬又在海信參與了好幾代“信芯”芯片的研發(fā)量產(chǎn)過(guò)程，一直到了2011年中，他決定辭任海信技術(shù)副總，回到成都老家，加入長(zhǎng)虹芯片部門擔(dān)任技術(shù)總監(jiān)。

2012年的冬天，計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別領(lǐng)域一年一度的“奧林匹克” ImageNet計(jì)算機(jī)識(shí)別挑戰(zhàn)賽在眾人的屏息凝神、翹首以待中公布了最終結(jié)果——來(lái)自多倫多大學(xué)的Geoffrey Hinton教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，首次將機(jī)器圖像識(shí)別技術(shù)的錯(cuò)誤率陡降到15.3%，一舉奪冠。此事成為圖像識(shí)別學(xué)科歷史上的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，人工智能從此迎來(lái)二十一世紀(jì)的第一抹朝陽(yáng)。

此后，深度學(xué)習(xí)技術(shù)不斷發(fā)展，不僅在圖像方案取得不俗成果，在語(yǔ)音識(shí)別上也是成績(jī)斐然。2015年，運(yùn)用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到了90%以上。

深耕家電芯片十多年的何云鵬既看到了家電行業(yè)對(duì)語(yǔ)音交互技術(shù)的迫切需求，又看到了深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，再加上深知傳統(tǒng)CPU、DSP芯片方案在AI應(yīng)用上存在性能與功耗的缺陷。在2015年年底，他決定辭職創(chuàng)業(yè)，11月，啟英泰倫成立。

何云鵬告訴智東西，圖像場(chǎng)景的AI芯片前期投入非常大，不適宜一般初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)軍。但隨著啟英泰倫的業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，下一步他們也會(huì)在芯片中加入圖像處理模塊，并逐步將業(yè)務(wù)線拓展到車載、機(jī)器人等場(chǎng)景中。

三、家電存量市場(chǎng)飽和，智能化迫在眉睫

目前，我國(guó)家用電器的存量市場(chǎng)已經(jīng)接近飽和，在消費(fèi)升級(jí)的大環(huán)境下，智能、健康、個(gè)性化已經(jīng)逐漸成為家電高端市場(chǎng)增長(zhǎng)的重要因素，用戶不再滿足于平常的洗衣、照明等功能，轉(zhuǎn)而更加在意消費(fèi)體驗(yàn)的升級(jí)。

“家電市場(chǎng)對(duì)于智能化的需求非常強(qiáng)烈，”何云鵬說(shuō)，“過(guò)去十幾年里，手機(jī)發(fā)展得太快了，尤其是在從按鍵機(jī)向觸屏機(jī)轉(zhuǎn)變之后，各類手機(jī)應(yīng)用開(kāi)始大爆發(fā)，而家電產(chǎn)品幾乎沒(méi)什么變化，難道是家電廠商們沒(méi)有想法、沒(méi)有研究嗎？”

不是的。想法有，特色的功能也有，可增加功能必然意味著用戶交互手段的復(fù)雜化——更多按鈕、更多選項(xiàng)、更多設(shè)定——用戶并不喜歡。

因此，語(yǔ)音識(shí)別控制技術(shù)并不只是給家電增加了一個(gè)“功能”，而是一個(gè)橋梁，讓家電廠商通過(guò)這個(gè)橋梁，將自己十幾年來(lái)的積累的想法、創(chuàng)新的功能逐一實(shí)現(xiàn)。

在過(guò)去3-4年間，傳統(tǒng)家電其實(shí)智能化過(guò)程中經(jīng)歷了好幾段發(fā)展路徑：間接控制-WiFi模塊控制-（以WiFi模塊+智能音箱為代表的）語(yǔ)音控制-內(nèi)置AI芯片控制。

間接控制是最早出現(xiàn)的一種后裝解決方案，通過(guò)一個(gè)可以連接網(wǎng)絡(luò)的智能插座，插上它之后，用戶可以聯(lián)網(wǎng)控制最簡(jiǎn)單的家電開(kāi)/關(guān)。

WiFi模塊控制是小米、海爾等廠家使用的方式，通過(guò)在自己的產(chǎn)品中即成了WiFi控制模塊，用戶可以通過(guò)手機(jī)APP連接該模塊，聯(lián)網(wǎng)控制家電的開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)溫度等。

（以WiFi模塊+智能音箱為代表的）語(yǔ)音控制是隨著這兩年來(lái)智能音箱興起而出現(xiàn)的控制方式，用戶需要通過(guò)智能音箱來(lái)語(yǔ)音控制家電，不過(guò)這要求智能音箱跟家電都連接網(wǎng)絡(luò)。

最后一種就是啟英泰倫現(xiàn)在采用的這種，通過(guò)內(nèi)置語(yǔ)音AI芯片，使得家電產(chǎn)品不需要聯(lián)網(wǎng)就能具備語(yǔ)音控制功能。

由此可以看到，啟英泰倫在改變家電產(chǎn)業(yè)的核心路徑是通過(guò)與家電企業(yè)合作，置入AI語(yǔ)音芯片后，讓傳統(tǒng)家電產(chǎn)品能夠以一種非常簡(jiǎn)單直接的方式實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制，這同現(xiàn)在小米、海爾等推行的讓家電通過(guò)加入WiFi模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的方式相比，擺脫了家電智能化聯(lián)網(wǎng)和控制標(biāo)準(zhǔn)的屏障；同時(shí)，不可聯(lián)網(wǎng)的特性也讓控制的多樣玩法、不同設(shè)備的聯(lián)動(dòng)沒(méi)那么方便，使用哪種方式更合適取決于家電企業(yè)對(duì)使用場(chǎng)景的判斷。

四、家電芯片需要工業(yè)級(jí)別可靠性

其實(shí)，除了啟英泰倫之外，不少語(yǔ)音軟硬件也都公司看好了家居語(yǔ)音這塊蛋糕——從小型創(chuàng)業(yè)公司到大型家電廠商都有——語(yǔ)音交互技術(shù)也在幾年前就能基本實(shí)現(xiàn)了，可市場(chǎng)一直沒(méi)有進(jìn)入爆發(fā)，直到今年才在智能音箱這種新銳產(chǎn)品中展露頭角。

這其中的原因很多，一方面，前幾年語(yǔ)音交互技術(shù)還不夠成熟，用戶體驗(yàn)不夠好；另一方面，家用電器已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，對(duì)于成本、功耗、耐高溫等工業(yè)特性有著嚴(yán)格的要求。

拿功耗舉例，一般家電強(qiáng)制待機(jī)功耗只有1W，可是一般語(yǔ)音AI解決方案功耗動(dòng)則好幾W，一加上去這個(gè)機(jī)器沒(méi)法轉(zhuǎn)。又比如，在家用電器里，耐高溫、耐高濕這種是芯片的基本要求，但實(shí)驗(yàn)級(jí)、消費(fèi)級(jí)的語(yǔ)音AI芯片往往不能達(dá)到這種要求。

（啟英泰倫的降噪芯片+CI1006解決方案）

目前，啟英泰倫的其單麥克風(fēng)解決方案工作功耗小于100毫瓦，雙麥克風(fēng)解決方案功耗小于300毫瓦，待機(jī)狀態(tài)下的功耗只有約30毫瓦。

結(jié)語(yǔ)：推進(jìn)語(yǔ)音交互在家用電器中的應(yīng)用

在近年來(lái)，云計(jì)算所帶來(lái)的帶寬、隱私、穩(wěn)定性等問(wèn)題催生了端智能的快速發(fā)展，人工智能技術(shù)也不斷成熟，從軟件應(yīng)用逐步走向了硬件落地，AI芯片應(yīng)運(yùn)而生。

在這樣的背景下，啟英泰倫先人一步將語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)固化到了芯片上，并通過(guò)創(chuàng)始人經(jīng)驗(yàn)積累+團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)，將芯片做到了低功耗、低成本、高穩(wěn)定性的工業(yè)級(jí)別優(yōu)勢(shì)，能夠幫助推進(jìn)語(yǔ)音交互在智能家電中的鋪展應(yīng)用，受到了不少家電廠商的歡迎。

不過(guò)，藍(lán)海畢竟存在期限，最近大大小小的公司都陸續(xù)推出或正在推出相應(yīng)的AI芯片，初創(chuàng)企業(yè)需要提高警惕，在技術(shù)領(lǐng)先的紅利期加速奔跑，才能保持優(yōu)勢(shì)，不至于被大型公司或是傳統(tǒng)家電廠商以資源優(yōu)勢(shì)后期反超。