地平線發布旭日二代邊緣AI芯片，將算法演進趨勢融入BPU架構
【新智元導讀】剛剛，地平線發布了最新的旭日二代邊緣 AI 芯片及全場景芯片解決方案。芯片集成地平線第二代 BPU 架構，同時將算法演進趨勢融入 BPU 架構。
8 月 30 日，地平線投下一顆“重磅炸彈”：正式宣布量產中國首款車規級 AI 芯片——征程二代，成為攀登自動駕駛制高點的里程碑事件。
兩個月不到，地平線再次宣布 AI 芯片新進展，於今日宣布推出新一代 AIoT 智能應用加速引擎——旭日二代邊緣 AI 芯片及全場景芯片解決方案。
集成地平線第二代 BPU 架構，每秒處理超過 700 張圖片
今天，地平線聯合創始人&技術副總裁黃暢發布並詳細解讀了旭日二代芯片：
旭日二代是地平線面向未來物聯網推出的新一代智能應用加速引擎，也是地平線在自動駕駛芯片領域技術先發優勢的一次成功遷移。
旭日二代集成地平線第二代 BPU 架構(伯努利架構)，典型算法模型算力利用率>90%；配合高效算法，每 TOPS 算力可處理的幀數高於標稱 4T 算力的 AI 芯片（>10 倍，同等算力 GPU）。
針對物聯網場景下的主要目標群體“人”和“車”，旭日二代進行了大量的算法優化，在邊緣端即可實現全視頻結構化能力，高效靈活地處理多類 AI 任務，包括 10～30 萬人前端識別，密集人群時空屬性行為分析，多種非機動車、機動車檢測分類。
旭日二代具備四大核心優勢：
- 高性能：等效算力 4Tops，可實時處理多類 AI 任務
- 低功耗：採用 28 HPC+ 低功耗 CMOS 工藝， 典型功耗 2 W
- 開放工具鏈：可視化調試工具、豐富的算法樣例
- 視頻全結構化能力：支持對多類人、車目標進行實時檢測和精準識別
實際測試表明，旭日二代在端上高效分類模型 MobileNet V2 上可每秒處理超過 700 張圖片，功耗僅為 2W；使用地平線工具鏈優化后的 yolo3（調整網絡結構重訓）在相近的精度下，旭日二代每秒可以處理超過 40 張圖片（是業內標稱 4TOPS AI 芯片運行公版 yolo3 的近兩倍性能）。
旭日二代不僅性能強大，而且好用易用，主要體現在：
- 豐富的模型和應用示例
- 支持 Mxnet 和 Tensorflow，2020 年初支持 pytorch 3
- 可視化的性能分析工具
- 快速上手的 BPU API，高度靈活的 HR Runtime API 和 Platform API，客戶可以根據需求選擇
算法芯片協同優化，將算法演進趨勢融入 BPU 架構
相比於單純做 AI 芯片硬件的公司和單純做 AI 軟件算法及應用的公司，地平線的獨特性在於，從創立之初就堅持走“算法+芯片”的軟硬結合道路，現如今，這已經成為科技行業的重要趨勢。
黃暢曾在以“AI 元力，重啟未來”為主題的 AI World 2019 世界人工智能峰會上提到，“為實現軟硬件協同優化，必須判斷算法向前演進的趨勢，抓住市場最主流的算法確定芯片走向，但這不是追求單一的算法模型加速。”
地平線提出“軟硬結合、開放賦能”，堅持算法與芯片協同優化，地平線創始人兼 CEO 余凱博士不止一次地對外表示未來 AI 競爭需要“軟硬結合”並形象的說：“如果只做硬件不做軟件，那給客戶交付的就是一塊石頭。”
此次，地平線也對重要應用場景中的關鍵算法發展趨勢進行預判，前瞻性地將其計算特點融入到計算架構的設計當中，使 AI 芯片隨着算法的演進趨勢，始終能夠保持相當高的有效利用率，從而真正意義上受益於算法創新帶來的優勢。
軟硬件協同優化，AI 效能靈活
邊緣計算迎來全新構架變革，邊緣 AI 芯片成 AIoT 應用落地的引擎
AI 計算可以分為雲計算、邊緣計算、端計算三個層次。他們在 AI 算力、實時性以及計算的通用性三個維度上，各有所長：
- 雲計算面向的是最通用的計算，在所有的計算中，雲計算的時空範疇是最大的，多樣性最強，所需要的算力最高，但實時性較差，並且與場景相關性弱；雲端的數據種類也是最豐富的，可以橫跨多個維度，因而可以做複雜的認知計算和模型訓練。
- 端計算是另外一個極端，與場景相關性最強，計算專用性非常強，追求極致效率，主要面向推理。
- 處在中間的邊緣計算是新物種，它就像我們的脊椎一樣，連接我們的大腦（雲）和神經末梢（端）。其算力遠勝於端，同時對功耗的容忍度比端也強很多；相對於雲，其實時性更好，且可以結合具體場景進行特定優化。而 5G 技術的應用，可以大幅改善邊緣和端之間的數據帶寬和傳輸延遲，使得它能夠兼具雲和端的優勢，改變現有網絡互聯格局。
5G 時代下的物聯網模式也將隨之而變，邊緣計算成為數據過濾器與控制閥，通過它的處理，可僅將低至萬分之一的有效數據上傳到雲端進行處理，大幅降低對於骨幹網的數據傳輸壓力。換句話說，5G 將會加快信息傳播速度，但卻無法從根本上解決數據節點的“堰塞湖”現象，這就為邊緣計算帶來了廣闊的發展空間。
在傳統互聯網時代，是端和雲的二元計算架構，數據持續向雲端轉移並被處理，端只是流量入口；但是邊緣計算的加入，帶來了新變量，它在端和雲之間，構造出一種全新的可能，其對於數據的控制力將帶來新的商業範式轉移，從技術角度講，邊緣計算具備了改造傳統互聯網計算架構的潛力，將帶來從軟件到硬件的全新構架變革。
AI on Horizon：圖像+語音，從像素集感知到時空語義建模
地平線不斷加速邊緣 AI 芯片產品的更新迭代，以軟硬結合的一體化方案，帶來極致效能提升。基於邊緣 AI 芯片，地平線致力於打造一個多層次、多維度、多樣性的開放生態體系。
專註邊緣計算，同時得益於算法和芯片協同優化，地平線此次面向 AIoT 客戶重點推出了以下解決方案:
- 地平線 HeroSpark 通行門禁考勤方案:整合 AI 芯片、算法、軟件及攝像頭模組，具備高性能、低功耗、快速集成等特點，方便客戶應用與快速落地量產，可打造具備高性能人臉識別技術的出入口門禁、 可視對講、閘道通行、辦公考勤等產品;
- 地平線 HeroSights 智能攝像機解決方案:依託軟硬結合的邊緣 AI 芯片優勢，HeroSights 可以高性價比協助客戶實現產品形態快速落地，廣泛應用於零售、學校、工地、製造、物流、家居、交通、社區等各 AIoT 場景;
- 地平線 Nebula 智能車載主動安全解決方案:該方案基於中國首款車規級 AI 芯片——征程二代打造， 是包括 ADAS、DMS、Face ID、語音等功能在內的全棧 AI 解決方案，具有高性能、低成本、接口靈活、支持多個硬件平台的特點，方便整車廠進行集成。
基於旭日邊緣 AI 芯片，結合領先的深度學習算法，地平線可為客戶推出具備高性能、低功耗、快速集成等特點的智能物聯解決方案，賦能社區住宅、商業樓宇、園區、學校、工廠、企事業單位等場景。這與此次發布的一站式全場景邊緣 AI 芯片解決方案——Horizon Hero 密切相關。
在地平線上海汽車展媒體發布活動上，余凱首次向公眾解讀了 AI on Horizon 的商業理念，他表示，“AI on Horizon，Journey Together”的理念就是：
- 定位 Tier 2 供應商，只造武器不打仗，不碰數據，不做上層應用；
- 芯片開放賦能，一路成就客戶；
- 提供超高性價比，極致功耗和開放的服務。
AI on Horizon 能力集主要是“圖像+語音”，從像素集感知，到時空語義建模。在二級結構化上，有語音識別、語音喚醒、唇語識別、聲紋識別、多模態情緒分析、活體檢測、Face-ID、人體 Re-ID、人體屬性分析；在三級結構化上，有多模態生物特徵識別、超大規模人臉識別、自動建檔、三維人體建模、跨攝像頭跟蹤、行為識別、稠密人群分析。
BOOTPRINT X2 邊緣 AI 開發套件，降低開發者門檻
在開發者生態方面，地平線通過工具鏈服務、與行業開放社區的形式降低開發者門檻，如地平線此次發布的 BOOTPRINT X2 邊緣 AI 開發套件，BOOTPRINT X2 邊緣 AI 開發套件是地平線加入 96Boards 社區，推出的基於 96Boards SOM 規範的邊緣 AI 開發套件。
BOOTPRINT X2 邊緣 AI 開發套件主要具備以下功能：
- 可支持圖像識別、檢測、分割等視覺處理功能以及離線自定義詞條等語音識別功能；
- 接口豐富且支持介入公有雲；
- 可滿足生態合作夥伴在智能物聯網、智能駕駛等領域的技術和原型開發、驗證評估等工作。
開放賦能，提供 AIoT 芯片解決方案、增強語音抽取方案、邊緣 AI 智能攝像機方案等
作為從邊緣計算中脫胎的邊緣 AI 芯片，截止目前，地平線“旭日系列”邊緣 AI 芯片已為商米、多度、小米、SK 電訊、永輝等上百家 AIoT 合作夥伴提供全面的賦能服務，覆蓋智慧城市、智慧商業、智慧社區、智慧教育、智能家居等多種應用場景。在合作過程中，推出了不少技術產品和方案。
例如，基於地平線針對零售場景的 AIoT 芯片解決方案，商米推出了 AI 識客攝像機，該款攝像機可在本地端主動識別進店顧客並進行豐富的屬性鑒別，解決商家“看店難”問題，助力零售商的精準營銷。
商米 AI 識客攝像機
同時，地平線還為小米一系列智能設備(主要為四款語音交互產品)，提供自主研發的增強語音抽取(Enhanced Speech Extraction，簡稱 ESE)方案，助力小米音響“聽的准”，使其在複雜的噪聲環境中亦可實現隨時打斷、隨時喚醒，為用戶帶來更為精準、流暢的交互體驗。
另外，SK 電訊作為解決方案提供商，也整合地平線的邊緣 AI 智能攝像機方案與其自有雲平台，為零售行業提供端雲完整解決方案，加速產業升級。
地平線將通過 Wintel 模式，成為平台型賦能者
在技術護航下，地平線認為，其 AIoT 優勢將會助力地平線成為更具效能優勢、更強方案能力、更加開放靈活的邊緣 AI 芯片企業，在未來市場中佔據一定份額。
- 極致的效能優勢：地平線率先提出將世界領先的深度學習算法集成在自主研發的邊緣 AI 處理器及平台上，通過為客戶提供軟硬一體化方案，發揮極致效能優勢;
- 完整的方案能力：地平線擁有豐富的算法樣例模型，能夠為客戶提供以芯片+算法+工具鏈為核心的完整方案，滿足多樣化場景需求;
- 與同類型產品相比，更加靈活高效的落地能力:
- 軟硬協同，高 MAC 利用率，實際任務處理表現更好;
- 支持新模型優化，如 MobileNet、Faster RCNN。在運行 MobileNet V2、Yolo V3 等業界領先的高效模型方面，旭日二代能夠達到甚至超過業內標稱 4TOPS 算力的 AI 芯片，而其功耗僅為 2W；
- – 相較於市場主流旗艦 AI 芯片，地平線支持更主流的訓練框架，包括 Tensorflow、PyTorch、MXNet、ONNX、Caffe。
- 成本優勢：可在以下方面幫助客戶降低成本:設備投入——無需購置大型服務器或佔用較大寬帶網絡; 設備運維—日常維護，更新迭代方便;
在此基礎之上，地平線表示未來將通過 Wintel 模式，成為平台型賦能者。“地平線的終局目標是成為邊緣人工智能平台的領導者，通過 Wintel 模式，即操作系統與處理器架構整合，成為平台型賦能者，為邊緣人工智能提供底層賦能。”
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