寒武纪AI，有什么神奇之处呢

大约6亿年前在地质学上被称作“寒武纪”的时代，大量无脊椎动物在短时间内出现“生命大爆发”。如今，“寒武纪”这个名字再次被人们提及，它源自中科院计算所研发的人工智能芯片处理器的命名，意喻人工智能即将迎来大爆发的时代。

“寒武纪”8月获得了阿里巴巴领投的1亿美元融资，成为估值超过10亿美元的智能芯片领域独角兽公司。创始人陈云霁、陈天石兄弟俩也因此“一鸣惊人”，跃入公众视野。

目前寒武纪终端处理器IP产品已衍生出1A、1H等多个型号，在未来数年，全世界有数亿终端设备可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。

陈云霁的目标是，让人工智能芯片计算效率提高一万倍，功耗降低一万倍。要实现这一目标，除了借助资本壮大快速发展自己，还需要陈云霁与陈天石俩兄弟继续长期以来的“双剑合璧”。

把AlphaGo装进手机

在8月底的中科院举办的一场名为“探索者”的创新大会上，哥哥陈云霁现身，和他同台的不乏德高望重的老院士，其中包括中科院生物物理研究所、上海生科院神经科学研究所研究员郭爱克院士，以及量子卫星首席科学家、中科大教授潘建伟院士。

陈云霁身穿印有寒武纪字样的白色圆领T恤，一身休闲的装扮，和硅谷的创业者并无两样。他腰间挂着工卡和钥匙，手里抱着电脑，一看就是不折不扣的理工男。中科大地球空间科学学院教授孙立广帮着解释道：“云霁是典型的科大人，他这身打扮不是不重视，科大人都是那么穿的，所以你们不要怪他。”

陈云霁以“制造机器大脑”作为他演讲的标题。这位早在2015年就入选《麻省理工科技评论》35岁以下的全球最佳35名创新人士的“天才少年”说道：“公司未来想实现的是让人工智能芯片计算效率提高一万倍，功耗降低一万倍。这意味着我们可以把AlphaGo这样的东西放到手机里，让手机帮助我们做各种各样的事情，甚至通过长期的观察和学习，真正实现强大的智能。”

之所以称其为“天才少年”，是因为陈云霁9岁就开始上中学，14岁进入科大少年班。弟弟陈天石也基本上沿袭了哥哥的成长路径。“我毕业后一直是做芯片的，我弟弟一直是做算法的，芯片加算法，就正好诞生了‘寒武纪’的人工智能芯片。”陈云霁告诉记者。

陈云霁是江西南昌人，父亲是电力工程师，母亲是历史老师。这也培养了兄弟两人“文理兼备”的特点。陈云霁痴迷历史，特别爱看书，不管是工程类的，还是历史方面的。如今已经是双胞胎的父亲的陈云霁认为，对于孩子来说，兴趣非常重要。

陈云霁爱打游戏。他颇为得意地告诉记者，自己大学本科主要“从事”《星际争霸》。但是也是在游戏中，陈云霁获得了芯片的灵感。他表示，非常乐于见到Facebook和谷歌的DeepMind等AI巨头训练机器，挑战《星际争霸》的人类玩家。AI研究者现在可以使用开放工具构建自己的模型，来应对《星际争霸》的技术挑战。

在创立寒武纪前，陈云霁在大学的最后一年，就参与了中国第一块通用CPU芯片龙芯1号的研制项目，这对他来说是一个光荣又难得的机会。

2002年，他如愿以偿来到了中科院计算所，跟随胡伟武研究员硕博连读，成为当时龙芯研发团队中最年轻的成员。博士毕业后，他留在了计算所。25岁时，陈云霁就已经成为8核龙芯3号的主架构师。

中科院计算所为中国计算机产业界和学术界培养了大量高技术人才，走出了联想、曙光等一批高技术企业，也是寒武纪科技的重要股东和产学研长期合作伙伴。联想创始人柳传志就曾是中科院计算所的一位研究员，后来他把其中的一个实验室变成了联想的前身。联想盈利后，对计算所的回馈非常大，还帮计算所建了新大楼。

从“龙芯”到“寒武纪”，陈云霁和陈天石瞄准了人工智能的生态布局。他曾这样解释自己的灵感来源：“人的大脑是已知世界中最智能的物体。如果能把大脑中神经元和突触数字化抽象出来，这样的数字化网络某种程度上可能就继承了人脑对信息的处理能力。”

不过虽然神经网络是智能处理的好方法，但目前通用处理器功耗高、效率低也阻碍了人工智能芯片发展。陈云霁解释道：“如果要用通用处理器搭建一个人脑规模突触的神经网络，可能需要建一个电站来给它供电。AlphaGo下一盘棋动用了1000个CPU和200个GPU，每分钟的电费就高达300美元，而网络规模只有人脑的千分之一。”

寒武纪AI芯片恰恰解决了这一问题——它能在计算机中模拟神经元和突触的计算，对信息进行智能处理，还通过设计专门存储结构和指令集，每秒可以处理160亿个神经元和超过2万亿个突触，功耗却只有原来的十分之一，未来甚至有希望把整个AlphaGo的系统都装进手机。

在陈云霁看来，制造出具备人类的智能的机器大脑，意味着人类将从繁琐的体力劳动和简单的脑力劳动中解放出来，而聚焦到创造性的活动中。这对于拥有一对双胞胎的陈云霁来说，可谓是能够解决眼下的燃眉之急。

中科院上海生命科学院神经科学研究所仇子龙向陈云霁调侃道：“如果有了你所期待的机器大脑，对你来说最开心和最不开心的事情是什么?”陈云霁幽默地回应道：“最开心的事情是有人帮我带孩子了，最不开心的事情，是自己没孩子带了。”

制造“机器大脑”

潘建伟院士问陈云霁：“既然机器能快速学习，那能不能直接把机器学到的东西复制进人脑?如果一台机器经过训练学到的东西，能不能复制到其他大量的机器中?”

对此，陈云霁表示，科学家现在在神经网络芯片中操纵的是虚拟的神经元，而不是真实的神经元，要将数据拷贝进人脑，目前还实现不了。不过，现在完全能够把一台已经学习过的机器复制到其他的机器中，而且这种复制的成本较低，是比较可行的节省成本的方法。

此外，针对特斯拉创始人马斯克近期提出的“人工智能和人类的共生体”(AI-humansymbiote)，陈云霁认为，这种“人脑的数字化扩展”的外部设备现在还很难做到。他对表示：“这在技术上还非常难，现在人类只能复制大脑中一些比较粗浅的信息。”但是展望未来十年脑机接口的发展，他表示：“这倒有可能，现在很多人都在做这方面的尝试。”

对于人工智能未来发展的路径，陈云霁和陈天石都认为，随着社会逐渐从信息时代过渡到智能时代，人工智能芯片将是支撑智能计算不可或缺的载体。复杂的深度学习网络计算需求很高，需要有更多更强大的计算资源。

GPU是作为目前主流的人工智能计算平台，由于其基本框架结构并不是为人工智能所设计的，因此效率受到很多限制。而FPGA虽然迭代快，但从计算速度和能耗比来说，和专用的人工智能芯片相比仍然有差距。陈天石在近期接受采访时透露：“目前还有很多公司和高校也在引用跟踪我们前期的成果，研制深度学习专用的ASIC，比如谷歌TPU。”

他说道：“上个世纪以来，美国信息技术快速发展，涌现出Intel为代表的一系列伟大的芯片公司，驱动人类社会从工业时代过渡到信息时代。近年来，随着人工智能技术和脑科学的加速发展，以智能手机、智能驾驶、智能制造和机器人为代表的智能技术开始逐渐成熟。人类社会正处于从信息时代到智能时代的拐点，芯片的使命将从信息时代的计算转变为支撑机器智能。而寒武纪正是能够担当起这一光荣使命的公司。”

不过英伟达一位专业人士表示：“寒武纪和英伟达的芯片没有很强的可比性，因为它是为专门目的而设计的集成电路(ASIC)，就好像谷歌的TPU芯片就是为Tensor-flow设计的，会有局限性。而英伟达的GPU具有更大的宽展性，能根据不同的应用需要编程，为不同的算法优化，也能经得起技术升级的考验等。”

事实上，由于定制化、低功耗等好处，ASIC正在被越来越多地采用。以目前火爆的比特币“挖矿”为例，过去都是采用英伟达的芯片，但是英伟达的GPU有一个致命的弱点，就是耗电非常大，“矿工”需要为此支付高昂的电费，这笔费用会稀释他们的利润。为此，比特币“矿工”开始越来越多转向ASIC专用集成电路，这是寒武纪这类公司的机会所在，另一方面也是对英伟达GPU的威胁。

踏上商业化征程

人工智能当前迅速发展，很大程度上得益于深度学习带来的提升。深度神经网络意味着庞大的计算量，快速迭代需要提速。而作为人工智能和新的神经网络芯片，除了目前集成了百万神经元的IBM类脑芯片TrueNorth，寒武纪的人工智能芯片DianNao也被列为先进的芯片之一。

但是，神经网络芯片要走出实验室，进入市场应用并不容易。卷积神经网络之父、Facebook人工智能实验室(FAIR)主人YannLeCun就曾对IBMTrueNorth发表消极评论。

对此，陈云霁两年前接受采访时就表示，神经网络处理器处于“春秋战国”时期，这个新兴领域和通用CPU不一样，不存在太多历史积累上的差距。“相反深度神经网络处理器中国做得还是最早的，完全有领先的可能性。”陈云霁说道。

9月2日，华为在德国IFA展上重磅发布全球首款麒麟970移动计算平台。虽然没有公开宣布，但其背后的AI芯片就是来自寒武纪。华为一名高层向第一财经记者表示，华为海思和寒武纪确实是在合作开发。另有媒体爆料，麒麟970整合NPU(NeuralProcessingUnit，神经处理单元)的构想早在五年前就已经开始酝酿。

针对与华为的合作，陈云霁虽然没有正面回答问题，但弟弟陈天石曾透露了寒武纪芯片的市场商业化推进：“主要是两方面：一是终端，二是云端。终端产品就是手机、智能眼镜、手环等，需要芯片去识别图像、影音和文字。而在云端，像科大讯飞、曙光这样知名的云端客户，都已经是寒武纪的客户。”

而陈云霁则坦言：“智能发展到现在，算法上的进步很多，也能解决很多实际应用中的问题，比如模式识别。但这和人们所期望的振奋人心的智能还存在很大的距离。”不过他认为，硬件的研究，尤其是神经网络芯片，对于人工智能进步，尤其是对于高级智能能力的实现，会有关键的作用。

寒武纪有一个非常洋气的英文名字，叫Cambricon。但是相比来说，寒武纪芯片的名字却是以非常直白的拼音DianNao来命名代号，读起来就是中文拼音的“电脑”，有这个接地气的名字，还要感谢一位法国人。

陈云霁表示，神经网络处理器这个课题是个中法合作项目，最初他们想起一个类似于“Electricmachine”或者“ElectricBrain”的英文名字。但是当时团队里一位法国人，来自法国国家信息与自动化研究所(Inria)的研究员OlivierTemam就向他们建议称，与其取一个平淡的英文名字，还不如反其道而行用中文的拼音来命名，这样对外国人来说是“外语”，他们反而会觉得十分“洋气”。

令人惊讶的是，寒武纪团队成员的平均年龄只有25岁，但是他们中的大多数人都已是芯片设计开发和人工智能研究的“老司机”了。很多骨干成员在校期间已开始从事相关领域的工作。

咨询公司的预测数据显示，到2025年，与人工智能相关的深度学习芯片组市场收入，将由去年的5亿美元飙升至122亿美元的规模，复合年均增长率超过40%。

“智能时代迟早要到来。”陈云霁表示，“每个时代都有其核心的物质载体，比如工业时代的蒸汽机、信息时代的通用CPU，智能时代也将会出现这个核心载体。”