领先七年?谷歌人工智能芯片闪亮现身

一年一度的Google I/O大会近日在美国矽谷登场，该公司为人工智慧打造的专属晶片惊艳亮相，还有关于VR、智慧家庭、可穿戴式装置的最新技术进展…

一年一度的Google I/O大会近日在美国矽谷登场;继去年发表开放源码TensorFlow 演算法之后，Google在会中宣布已经开发了针对人工智慧(AI)应用的加速器晶片，称之为张量处理单元(tensor processing units，TPUs)。

Google执行长Sundar Pichai表示：“我们已经开始打造TPU，与市面上的FPGA和GPU相较，其每瓦性能呈倍数提升，而它们启动了AlphaGo系统;”AlphaGo就是在不久前击败人类围棋高手的Google人工智慧。

而 根据Google一位杰出硬体工程师Norm Jouppi在一篇部落格文章中的说法，该种加速器早在一年多前就运用于Google的资料中心：“TPU已经启动许多Google的应用，包括用以改善 搜寻引擎结果关联度的RankBrain，以及在街景服务(Street View)改善地图与导航的精确度与品质。”

Jouppi表示，TPU晶片内含于一个插入伺服器机架硬碟插槽的模组;Google工程师在22天前才拿到首批测试晶片;有鉴于AI演算法的本质：“该晶片对于降低的运算精度有更高容忍度，也就是说它每次运作需要的电晶体越少，并因此能达到更高的每秒运算次数。”

TPU的开发案在数年前就已经展开，Google有一段时间曾招募不少具备半导体专长的工程师;不过一切研发活动都是秘密进行，就算该晶片其实已经运用于系统中。

Google的TPU晶片位于插入伺服器机架硬碟插槽的一个模组上 (图片来源：Google)

Google并非第一家专门为AI应用设计加速器晶片的公司;美国业者Nervana Systems正准备推出将采用自家开发AI加速器之云端服务，另一家公司Movidius则是已经推出针对嵌入式应用的商业化晶片，最近还透露了开发高阶版本的计画。

运 算产业在过去几年广泛讨论如何更妥善加速新兴AI演算法，例如卷积神经网路(convolutional neural networks，CNN);到目前为止，微软(Microsoft)、百度(Baidu)是选择在他们的云端服务采用FPGA加速器，而 Facebook则是自己设计GPU加速器并开放其架构。

自从大约三年前展现了在影像识别方面媲美甚至超越人类的能力，AI演算法变成产 业当红炸子鸡;Google不久前展现了AI下围棋的杰出表现，又将这场复杂的市场竞赛推向新里程碑。Pichai表示，AlphaGo人工智慧在那场与 人类高手的对弈中，充分展现其创造力：“我们通常不会认为电脑能做出具创意的选择，因此这是AI非常大的进展。”

Google并未公开任 何关于TPU晶片的细节，Pichai仅表示，去年发表的TensorFlow演算法，已经成为GitHub平台上最受欢迎的软体专案;而也不必期待 Google会将该晶片卖到市场上，因为他表示，TPU硬体会是Google云端平台最大的差异化优势之一。

Pichai并提供了 Google如何利用AI提升机械手臂精确度的案例，此外其AI技术也应用于一种专门系统，可透过早期诊断来预防糖尿病引起的失明;他结论指出：“我们生 活在一个运算的非常时期…真正的考验在于人类是否能透过AI的协助做更多事情，因此过去的不可能或许会变成可能。”

Google声称其 TPU晶片采用的制程领先三个世代，对此市场研究机构Tirias Research的资深分析师Kevin Krewell表示：“TPU可能将也许是16位元浮点甚至更低精度整数运算的特定数学运算精度最佳化;”他并指出，TPU看来是锁定在卷积神经网路的推 论(inference)部分，而非训练(training)的部分。

“推论只需要较低复杂度的数学，而Google显然是将那个部分的方程式最佳化;”Krewell指出：“训练则要求非常大的资料集，但TPU可能没有针对此部分最佳化。在这个方面，Nvidia的Pascal/P100仍会是对Google来说具吸引力的方案。”

VR、可穿戴式装置与智慧家庭

除了公布TPU晶片这个大新闻，Google I/O也赶上了竞争对手如Amazon、Apple与Facebook的脚步，发表在虚拟实境(VR)、智慧家庭、智慧手表方面的相关成果。

在VR领域，Google不会自己制造硬体，但发表了一款针对VR头戴式装置与控制手把的参考设计，采用Android N作业系统;该作业系统的试用版本现在已经提供，预计采用该作业系统的首款VR装置将在今年秋天问世。

Google将其VR解决方案命名为Daydream，并与手机、晶片供应商合作定义了针对智慧型手机应用的规格;预期包括HTC、华为(Huawei)、LG、Samsung与小米(Xiaomi)等品牌将推出支援Daydream规格的手机产品。

Android N号称能将VR延迟性降低到20毫秒(milliseconds)，Google正在与游戏、电影开发商合作，准备推出Android N专属的VR内容;Google也将在其他自家服务支援Daydream VR，包括YouTube视讯、Google Photos以及Google地图的街景服务。

整体看来，Android N将包含250种新功能，包括对Vulkan绘图应用程式介面(API)的支援;该API也应用于桌上型电脑与游戏机;此外该作业系统内建档案加密功能， 支援更快的运作时间(runtime)以及新的即时(JIT)编译器，能更快载入应用程式同时占用更少的记忆体空间。

此外Google宣 布将在今年秋天推出自家语音控制装置，就叫做HOME;该产品将会跟Amazon Echo打对台。Google Home将扮演家用闸道器角色，将数位音乐、视讯传送到家用扬声器或是电视机;该装置也内建喇叭，能连结到包括Nest智慧恒温器等家用装置，处理自然语 言Google搜寻需求。

Google Home语音控制家庭助理将在今年秋天问世 (图片来源：EE Times)

Google 也在大会上发表了Android Wear 2.0，是针对支援蜂巢式通讯智慧手表应用，能支援对来自不同应用程式资料的更妥善组合与匹配。Google还提供了类似Apple FaceTime视讯电话应用程式──Duo的预览，该软体采用WebRTC标准的功能，能在接听电话者接起电话之前看到来电者的影像，预计今年夏天推出 同时支援Android与iOS的版本。