我們處在一個(gè)科技發(fā)展的速度比之前任何時(shí)候都要更快,同時(shí)科技發(fā)展的成果結(jié)晶比之前任何時(shí)候都更容易被普通人享受到的時(shí)代里。每個(gè)人都可以輕松購(gòu)買到價(jià)格不一智能手環(huán),幫助自己記錄運(yùn)動(dòng)和生活的軌跡;或者用比玩具稍貴一點(diǎn)的價(jià)格購(gòu)買到一臺(tái)無(wú)人機(jī)——這可比孩童時(shí)代折紙飛機(jī)玩,做飛行員的夢(mèng)想來(lái)的現(xiàn)實(shí)多了。
摩爾定律對(duì)此有極大貢獻(xiàn)。它歸納了以附著了數(shù)以億計(jì)晶體管的硅晶圓為原料的處理器,其計(jì)算能力和價(jià)格的發(fā)展方向隨著時(shí)間推移的定律:計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng),尺寸越來(lái)越小,價(jià)格越來(lái)越低。
一款79元人民幣的廉價(jià)手環(huán)能夠在一次充電之后運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月的時(shí)間,記錄佩戴者的運(yùn)動(dòng),同時(shí)在手機(jī)向其發(fā)出信號(hào)時(shí)還可以控制內(nèi)置的震動(dòng)器震動(dòng);一臺(tái)巴掌大小的手機(jī),卻可以比20年甚至10年前的超級(jí)計(jì)算機(jī)處理性能都要強(qiáng)得多。處理器(在本文中大部分時(shí)候指代SoC,包括處理器、板載通訊和其他模塊的“芯片組”)的存在,和其功能進(jìn)化/尺寸減小/價(jià)格跳水,使得世界上越來(lái)越多的設(shè)備具有了基礎(chǔ)的“智能”,并被互聯(lián)網(wǎng)連接了起來(lái)。
(人們正式進(jìn)入了智能的時(shí)代,然而可穿戴硬件的智能性卻沒(méi)有想象中那么“智能”)
芯片技術(shù)廠商,如英特爾、ARM、高通等公司,是絕大部分智能設(shè)備處理器的制造者,分別屬于 PC 和移動(dòng)時(shí)代。但是,在萬(wàn)物智能的時(shí)代里,他們也并未落下。
為全世界超過(guò) 85% 的 PC 機(jī)提供處理器的英特爾在今年開(kāi)始針對(duì)硬件創(chuàng)客(maker)力推基于 Atom 處理核心的 Edison 計(jì)算平臺(tái),該計(jì)算平臺(tái)尺寸細(xì)小,計(jì)算性能強(qiáng)大,功耗極低,可被設(shè)計(jì)成機(jī)器人的處理核心,已經(jīng)有中國(guó)公司在基于 Edison 設(shè)計(jì)機(jī)器人大腦;另外,英特爾還開(kāi)始推廣了 Quark 超小型處理器,希望能驅(qū)動(dòng)更多的可穿戴設(shè)備。
高通最近也宣布推出了一款為無(wú)人機(jī)專門開(kāi)發(fā)的芯片組“Snapdragon Flight”,基于2年前的移動(dòng)芯片組旗艦產(chǎn)品驍龍801進(jìn)行了定制:四核2.26GHz 處理核心、支持Wi-Fi 和藍(lán)牙傳輸,內(nèi)置全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),支持錄制的視頻分辨率增加到了4K,以及高通近兩年旗艦芯片標(biāo)配的快速充電功能。根據(jù)高通的產(chǎn)品管理副總裁拉吉·塔魯里透露,產(chǎn)品從構(gòu)思到推出一共只經(jīng)歷了一年的時(shí)間,“很多客戶都來(lái)問(wèn)我們有沒(méi)有無(wú)人機(jī)芯片,我們也認(rèn)為這里有市場(chǎng)”。
(高通推出的 Snapdragon Flight 設(shè)計(jì)指導(dǎo)平臺(tái))
ARM 最近也在推廣可應(yīng)用于更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的芯片設(shè)計(jì)。基于其研發(fā)的 Cortex-M 系列芯片,能夠讓更多的小型物品(比如運(yùn)動(dòng)手環(huán)、小型機(jī)器人、身份識(shí)別證件等)具備足夠強(qiáng)大的運(yùn)算和通訊功能。Cortex-M 系列的最大優(yōu)勢(shì)是功耗低,根據(jù) ARM 在臺(tái)北電腦展上的演示,部分型號(hào)芯片驅(qū)動(dòng)的設(shè)備,可以單純依靠小型紐扣電池就可以運(yùn)行數(shù)月甚至數(shù)年之久。
你可以看出,在英特爾、ARM 和高通這一類相對(duì)更傳統(tǒng)的芯片廠商的理解里,新硬件的計(jì)算核心主要追求的是尺寸小、低功耗和性價(jià)比。
但還有另一類廠商,他們的研發(fā)思路和傳統(tǒng)芯片廠商有所不同。在他們看來(lái),以無(wú)人機(jī)、可穿戴硬件和機(jī)器人為代表的新硬件設(shè)備,不應(yīng)該被單純理解為新形態(tài)的計(jì)算設(shè)備,它們與人類的關(guān)系更親密,因此應(yīng)該具有更聰明,更接近人腦的處理和運(yùn)算方式,而不是單純的計(jì)算力(processing power)。
前百度深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室(IDL)主任余凱在離職之后創(chuàng)立了地平線機(jī)器人科技(以下簡(jiǎn)稱地平線),致力于基于人工智能技術(shù)研發(fā)具有上述新處理方式的芯片。他認(rèn)為,應(yīng)用于機(jī)器人、無(wú)人機(jī)和可穿戴硬件的芯片應(yīng)該具有感知、分析和決策的能力,這需要一種全新的處理器。
在他看來(lái),簡(jiǎn)單地將芯片廠商提供的桌面型或者移動(dòng)型縮小放到機(jī)器人、無(wú)人機(jī)或者手環(huán)里,并不是一勞永逸的解決辦法。現(xiàn)在,地平線正在和一家位于中國(guó),具有 ARM 背景的硬件加速器合作,從 ARM 提供的硬件和幫助開(kāi)始研發(fā),但余凱確認(rèn),地平線最終生產(chǎn)出來(lái)的芯片不會(huì)采用現(xiàn)有的主流架構(gòu),不會(huì)是一個(gè)在架構(gòu)在 x86 和 ARM,或者性能和調(diào)優(yōu)方向在 PC 和移動(dòng)中間夾著的處理器,“將會(huì)具有我們自主的全新架構(gòu)。”
隨著科技世界步入“后摩爾定律時(shí)代”,狂飆的計(jì)算力逐漸遇到了瓶頸,在性能、續(xù)航和尺寸之外,人們開(kāi)始對(duì)電子設(shè)備有了新的期待。
怎樣才算先進(jìn)的無(wú)人機(jī)?基于機(jī)器視覺(jué)、紅外或?qū)獾奶綔y(cè),它們可以在設(shè)定路點(diǎn)(waypoint) 的基礎(chǔ)之上根據(jù)實(shí)境里的障礙狀況微調(diào)自己的飛行姿態(tài)和軌跡,并且這一切都不需要飛行員在手柄上控制;先進(jìn)的手環(huán)是什么樣?暫時(shí)想不到,但至少不應(yīng)該把吃快餐時(shí)候的手部運(yùn)動(dòng)計(jì)算到步數(shù)當(dāng)中;先進(jìn)的機(jī)器人?或許,有一天他們真的能夠具有意識(shí),意識(shí)到自己的存在,并且能夠幫助人類做出正確的決定——除了毀滅人類自己之外。
這都需要一種適用于新硬件產(chǎn)品的大腦芯片的出現(xiàn)?,F(xiàn)有的芯片技術(shù)已經(jīng)很不錯(cuò),運(yùn)算能力強(qiáng)大到可以不依賴云計(jì)算,完全在本地運(yùn)行類人工智能,多接口能力也可以處理多種感知類硬件提供的數(shù)據(jù),并輔助做出一些基礎(chǔ)的決策。這也是為什么我們也看到,針對(duì)于完全嶄新形態(tài)的機(jī)器人大腦研究,依然需要從現(xiàn)有的 x86、ARM 架構(gòu)開(kāi)始。所幸,F(xiàn)PGA(一種不同于現(xiàn)有主流芯片的可編程芯片),以及專門面向機(jī)器視覺(jué)計(jì)算調(diào)優(yōu)的芯片技術(shù)(比如 Movidius),已經(jīng)為機(jī)器人大腦研究提供了可借鑒的先例。
不談技術(shù)細(xì)節(jié)而做出純粹預(yù)測(cè)的行為更像是科技巫學(xué),但我們還是可以期待,有一天人類能研究明白人腦的處理方式,按照感知、分析和決策為主要功能設(shè)計(jì)出機(jī)器人大腦,讓機(jī)器人、無(wú)人機(jī)和可穿戴設(shè)備變成真正的智能硬件。