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371這家傳奇的芯片制造商正在應(yīng)對(duì)這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)：人工智能需要要求越來越強(qiáng)大的計(jì)算能力時(shí)，但摩爾定律(Moore’s Law)卻在放緩。
當(dāng)我走到加州Santa Clara英特爾游客中心時(shí)，一大群韓國青少年從他們的巴士上跑出來，興奮地圍著英特爾的大招牌集合，進(jìn)行自拍和集體拍攝。這是你在蘋果或谷歌可能會(huì)看到的那種狂熱。但是英特爾呢？
然后我想起來英特爾是把“硅”放在硅谷的公司。它的處理器和其他技術(shù)為個(gè)人電腦革命提供了很大的潛在動(dòng)力?，F(xiàn)年51歲的英特爾仍有一定的明星效應(yīng)。
但它也正在經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的變革，重塑公司文化和產(chǎn)品生產(chǎn)方式。一如既往，英特爾的主要產(chǎn)品是臺(tái)式電腦、筆記本電腦、平板電腦和服務(wù)器大腦的微處理器。它們是由數(shù)百萬或數(shù)十億個(gè)晶體管組成的硅晶圓，每個(gè)晶體管都有一個(gè)“開”和“關(guān)”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制“1和0”語言。
自上世紀(jì)50年代以來，英特爾通過在硅片上塞入更多的晶體管，實(shí)現(xiàn)了處理器功率的穩(wěn)步增長(zhǎng)。英特爾的發(fā)展速度是如此的穩(wěn)定，以至于英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人Gordon Moore在1965年做出了著名的預(yù)測(cè):芯片上的晶體管數(shù)量每?jī)赡陮⒃黾右槐丁７治鋈耸勘硎?，“摩爾定律”多年來一直適用，但英特爾的晶體管填充方法已經(jīng)到了收益遞減的地步。
與此同時(shí)，對(duì)處理能力的需求也達(dá)到了前所未有的高度。分析人士表示，人工智能現(xiàn)在幾乎在所有行業(yè)的核心業(yè)務(wù)流程中都得到了廣泛應(yīng)用，它的崛起正推動(dòng)人們對(duì)計(jì)算能力的需求超速增長(zhǎng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的計(jì)算能力，并且在計(jì)算機(jī)團(tuán)隊(duì)共享工作時(shí)它們表現(xiàn)最佳。而且它們的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了PC和服務(wù)器，而PC和服務(wù)器首先使英特爾成為了龐然大物。
自2019年1月起擔(dān)任英特爾總裁的Bob Swan表示:“無論是智能城市、零售店、工廠、汽車還是家庭，所有這些東西都有點(diǎn)像今天的電腦?！比斯ぶ悄艿慕Y(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變和英特爾擴(kuò)張的雄心，迫使該公司改變了部分芯片的設(shè)計(jì)和功能。該公司正在開發(fā)軟件，設(shè)計(jì)可以協(xié)同工作的芯片，甚至還在考慮收購其他公司，以便在一個(gè)變化了的計(jì)算世界中讓自己跟上時(shí)代的步伐。隨著人工智能越來越多地進(jìn)入我們的商業(yè)和個(gè)人生活，整個(gè)行業(yè)依賴英特爾為其提供動(dòng)力，更多的變革肯定會(huì)到來。
摩爾定律之死
如今，主要是擁有數(shù)據(jù)中心的大型科技公司將人工智能用于其主要業(yè)務(wù)。其中一些公司，如亞馬遜、微軟和谷歌，也將人工智能作為云服務(wù)提供給企業(yè)客戶。但人工智能正開始蔓延到其他大型企業(yè)，這些企業(yè)將訓(xùn)練模型來分析和處理大量輸入數(shù)據(jù)。
這種轉(zhuǎn)變將需要大量的計(jì)算。而人工智能模型對(duì)計(jì)算能力的渴望，正是人工智能復(fù)興與摩爾定律正面交鋒的地方。
幾十年來，摩爾1965年的預(yù)測(cè)對(duì)整個(gè)科技行業(yè)意義重大。傳統(tǒng)上，硬件制造商和軟件開發(fā)商都將自己的產(chǎn)品路線圖與明年CPU的性能掛鉤。正如一位分析師所說，摩爾定律讓每個(gè)人都“隨著同一種音樂起舞”。
摩爾定律還暗示英特爾將繼續(xù)研究，年復(fù)一年，如何在其芯片中實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的預(yù)期增長(zhǎng)。在其歷史上的大部分時(shí)間里，英特爾通過在硅片上塞入更多的晶體管實(shí)現(xiàn)了這一承諾，但它變得越來越難。
Moor Insights&Strategy首席分析師Patrick Moorhead表示：“我們的芯片工廠快沒動(dòng)力了?，F(xiàn)在制造出這些巨大的芯片并使其經(jīng)濟(jì)化已經(jīng)日益艱難?！?
將更多的晶體管壓縮到硅晶圓中是有可能的，但是這樣做的成本越來越高，時(shí)間也越來越長(zhǎng)，而且所得的收益肯定不足以滿足計(jì)算機(jī)科學(xué)家們正在建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的要求。例如，已知最大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在2016年有1億個(gè)參數(shù)（parameters），而到目前為止最大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在2019年有15億個(gè)參數(shù)（parameters）在短短幾年內(nèi)增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
與以前的計(jì)算范例相比，這是一條截然不同的增長(zhǎng)曲線，它給英特爾施加了壓力，要求他們尋找提高其芯片處理能力的方法。
然而，Swan認(rèn)為人工智能帶來的更多的是一個(gè)機(jī)會(huì)而不是挑戰(zhàn)。他承認(rèn)，數(shù)據(jù)中心可能是英特爾受益的主要市場(chǎng)，因?yàn)樗鼈儗⑿枰獜?qiáng)大的芯片進(jìn)行人工智能訓(xùn)練和推理，但他相信，英特爾也有越來越大的機(jī)會(huì)銷售用于智能相機(jī)和傳感器等小型設(shè)備的兼容人工智能的芯片。對(duì)于這些設(shè)備來說，關(guān)注的是小尺寸和功耗，而不是芯片的原始功率，造成了側(cè)重點(diǎn)不同。
Swan表示“我們認(rèn)為三種技術(shù)將繼續(xù)加速發(fā)展：一種是人工智能，一種是5G，其次是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)?！边@位英特爾前首席財(cái)務(wù)官在Brian Krzanich于2018苗苗被指控與一名員工發(fā)生婚外情后離職時(shí)接任首席執(zhí)行官。
我們坐在英特爾總部一間毫無特色的大會(huì)議室里。在房間前面的白板上，Swan畫出了英特爾業(yè)務(wù)的兩個(gè)方面。左邊是個(gè)人電腦芯片業(yè)務(wù)，英特爾現(xiàn)在大約有一半的收入來自該業(yè)務(wù)。右邊是它的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)，包括新興的物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛汽車和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市常
Swan說:“我們擴(kuò)展到一個(gè)需要越來越多數(shù)據(jù)的世界，這個(gè)世界需要更多的處理、更多的存儲(chǔ)、更多的檢索、更快的數(shù)據(jù)移動(dòng)、分析和智能，以使數(shù)據(jù)更具相關(guān)性?！?
相對(duì)于在500億美元的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)占據(jù)90%左右的份額，Swan更想在包括智能相機(jī)、未來自動(dòng)駕駛汽車和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在內(nèi)的3000億美元物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中占據(jù)25%的市場(chǎng)份額，。這就是他說的“從我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力開始，要求我們?cè)谀承┓矫孢M(jìn)行創(chuàng)新，但同時(shí)也擴(kuò)展了我們已經(jīng)做過的工作”的戰(zhàn)略。這也可能是英特爾從未能成為智能手機(jī)業(yè)務(wù)的主要技術(shù)提供商的失敗中復(fù)蘇的一種方式，因?yàn)橥瑯觼碜悦绹母咄ü驹谥悄苁謾C(jī)領(lǐng)域長(zhǎng)期以來一直扮演著類似英特爾的角色。（最近，英特爾放棄了在智能手機(jī)調(diào)制解調(diào)器市場(chǎng)的主要投資，并將剩余部分賣給了蘋果。）
物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)包括用于機(jī)器人、無人機(jī)、汽車、智能相機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備的芯片，預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)到2.1萬億美元。雖然英特爾在這一市場(chǎng)的份額一直在以兩位數(shù)的速度增長(zhǎng)，但物聯(lián)網(wǎng)對(duì)英特爾目前總營收的貢獻(xiàn)仍只有7%左右。
數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)了32%，僅次于PC芯片業(yè)務(wù)，后者約占總收入的一半。人工智能首先影響的是數(shù)據(jù)中心。這就是為什么英特爾一直在改變其最強(qiáng)大的CPU Xeon的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)。今年4月，該公司在其第二代Xeon CPU上增加了一個(gè)名為“DL Boost”的功能，該功能為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了更高的性能，而在準(zhǔn)確性方面的損失可以忽略不計(jì)。這也是該公司明年將開始銷售兩款專門用于運(yùn)行大型機(jī)器學(xué)習(xí)模型的新芯片的原因。
AI復(fù)興
到2016年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將被官方用于從產(chǎn)品推薦算法到客戶服務(wù)的自然語言機(jī)器人等各種應(yīng)用。
與其它芯片制造商一樣，英特爾知道，它將不得不向其大客戶提供一種硬件和軟件都是專門為人工智能設(shè)計(jì)的芯片，這種芯片可用于訓(xùn)練人工智能模型，然后可以從海量數(shù)據(jù)中推斷。
當(dāng)時(shí)，英特爾還缺乏一種可以實(shí)現(xiàn)前者的芯片。業(yè)界的說法是，英特爾的Xeon CPU非常擅長(zhǎng)分析數(shù)據(jù)，但英特爾在人工智能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手英偉達(dá)(Nvidia)制造的GPU更適合訓(xùn)練這是影響英特爾業(yè)務(wù)的一個(gè)重要認(rèn)知。
所以在2016年，英特爾花了4億美元收購了一家名為Nervana的初創(chuàng)公司，這家公司當(dāng)時(shí)在研發(fā)一種用于訓(xùn)練人工智能的快速芯片架構(gòu)。
收購Nervana已經(jīng)三年了，目前看來這是英特爾的明智之舉。在今年11月舊金山的一次活動(dòng)中，英特爾宣布了兩款新的Neurana神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，一款用于運(yùn)行從大量數(shù)據(jù)中推斷意義的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，另一款用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。英特爾與Facebook和百度這兩大客戶合作，幫助驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)。
Nervana并不是英特爾當(dāng)年唯一的收購案。2016年，英特爾還收購了另一家名為Movidius的公司，該公司一直在制造微型芯片，可以在無人機(jī)或智能相機(jī)等設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行計(jì)算機(jī)視覺模型。英特爾的Movidius芯片銷量雖然不算大，但它們一直在快速增長(zhǎng)，解決了Swan所期待的更大的物聯(lián)網(wǎng)市常在舊金山的活動(dòng)中，英特爾還宣布了一款新的Movidius芯片，將于2020年上半年面世。
英特爾的許多客戶在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器內(nèi)的英特爾常規(guī)CPU多少會(huì)需要一些人工智能計(jì)算。但要將這些CPU連接在一起，以便它們能夠標(biāo)記出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型所需的工作，并不容易。另一方面，Nervana的首席執(zhí)行官和創(chuàng)始人Naveen Rao告訴我，每一塊Nervana芯片都包含多個(gè)連接，因此很容易與數(shù)據(jù)中心的其他處理器協(xié)同工作。
Rao說:“現(xiàn)在我可以把我的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分解成多個(gè)相互作用的系統(tǒng)?！薄八晕覀兛梢杂幸徽?服務(wù)器)，或者四個(gè)機(jī)架，一起解決一個(gè)問題?！?
到2019年，英特爾預(yù)計(jì)其人工智能相關(guān)產(chǎn)品的收入將達(dá)到35億美元。目前也只有少數(shù)英特爾客戶在使用新的Nervana芯片，但他們明年可能會(huì)有更廣泛的用戶群。
改造英特爾，從芯片開始
芯片代表了英特爾長(zhǎng)期以來的一個(gè)信念的演變，即一塊硅，一個(gè)CPU，可以處理PC或服務(wù)器需要完成的任何計(jì)算任務(wù)。隨著游戲革命的到來，這種普遍的觀念開始改變，因?yàn)橛螒蚋锩枰谄聊簧巷@示復(fù)雜圖形所需的極端計(jì)算能力。將這些工作轉(zhuǎn)移到圖形處理單元(GPU)是有意義的，這樣CPU就不會(huì)陷入困境。幾年前，英特爾就開始將自己的GPU與CPU集成，明年它將首次發(fā)布獨(dú)立的GPU, Swan告訴我。
同樣的想法也適用于人工智能模型。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器內(nèi)的CPU可以處理一定數(shù)量的人工智能進(jìn)程，但隨著工作的擴(kuò)展，將其“卸載”到另一個(gè)專用芯片上的效率會(huì)更高。英特爾一直在投資設(shè)計(jì)新的芯片，將CPU和一些專用的加速器芯片捆綁在一起，以滿足客戶對(duì)功率和工作負(fù)載需求。
“當(dāng)你在制造芯片時(shí)，你想把一個(gè)能解決問題的系統(tǒng)組裝起來，而這個(gè)系統(tǒng)（通常）需要的不僅僅是一個(gè)CPU，”Swan說。
此外，英特爾現(xiàn)在更依賴軟件來驅(qū)動(dòng)處理器達(dá)到更高的性能和更高的能效。這改變了組織內(nèi)部的權(quán)力平衡。據(jù)一位分析人士稱，英特爾的軟件開發(fā)現(xiàn)在與硬件開發(fā)是“平等的公民”。
在某些情況下，英特爾不再獨(dú)自生產(chǎn)所有芯片，這與英特爾的歷史做法有著劃時(shí)代的不同。如今，如果芯片設(shè)計(jì)者要求一種芯片，而其他公司可能比英特爾制造得更好或更高效，那么外包工作是可以接受的。例如，用于培訓(xùn)的新Nervana芯片是由半導(dǎo)體制造商臺(tái)積電（TSMC）制造的。
出于物流和經(jīng)濟(jì)原因，英特爾已經(jīng)將一些芯片制造外包出去。由于其最先進(jìn)的芯片制造工藝的容量限制，許多客戶一直在等待新英特爾Xeon CPU的訂單。因此，英特爾將其他一些芯片的生產(chǎn)外包給了其他制造商。英特爾今年早些時(shí)候曾致函客戶，對(duì)延誤表示歉意，并制定了趕超計(jì)劃。
所有這些變化都在挑戰(zhàn)英特爾內(nèi)部長(zhǎng)期持有的信念，改變公司的優(yōu)先事項(xiàng)，并重新平衡舊的權(quán)力結(jié)構(gòu)。
在這一轉(zhuǎn)型過程中，英特爾的業(yè)務(wù)看起來相當(dāng)不錯(cuò)。該公司傳統(tǒng)的個(gè)人電腦芯片銷售業(yè)務(wù)較五年前下降了25%，但正如分析師邁克 菲布斯(Mike Feibus)所言，Xeon處理器到數(shù)據(jù)中心的銷售正在“rocking and rolling”。
英特爾的一些客戶已經(jīng)在使用Xeon處理器運(yùn)行人工智能模型。如果這些工作負(fù)載增加，他們可能會(huì)考慮添加新的Nervana專用芯片。英特爾預(yù)計(jì)這些芯片的第一批客戶將是“超級(jí)計(jì)算者”，即運(yùn)營著龐大數(shù)據(jù)中心的大公司，如谷歌、微軟和facebook。
英特爾將智能手機(jī)處理器市場(chǎng)拱手讓給高通(Qualcomm)，從而錯(cuò)失了移動(dòng)革命的良機(jī)，這種說法由來已久。但事實(shí)是，移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)成為通過云數(shù)據(jù)中心向您的手機(jī)提供服務(wù)的自動(dòng)售貨機(jī)。因此，當(dāng)你將視頻傳輸?shù)狡桨咫娔X上時(shí)，很可能是英特爾芯片在幫助你傳輸。5G的到來可能會(huì)使云游戲等實(shí)時(shí)服務(wù)成為可能。未來的一副智能眼鏡可能能夠通過與數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的算法進(jìn)行閃電般的連接，立即識(shí)別物體。
所有這些加起來就形成了一個(gè)與科技界圍繞著內(nèi)置英特爾的個(gè)人電腦的時(shí)代截然不同的時(shí)代。但是，隨著人工智能模型變得越來越復(fù)雜和通用，英特爾有機(jī)會(huì)成為最有能力為其提供動(dòng)力的公司，就像它為我們的計(jì)算機(jī)提供了近半個(gè)世紀(jì)的動(dòng)力一樣。
