百度欧阳剑：今年“昆仑”芯片在内部大规模使用！| GTIC2019

看点：通用灵活性、计算能力、能耗效率是普适AI计算的三大挑战，专用芯片是必由之路。

3月15日，由智东西主办，AWE和极果联合主办的AI芯片创新峰会，在上海成功举办！本次峰会报名参会的观众覆盖了近4500家企业，到会观众极为专业，其中总监以上级别占比超过62%，现场实际到会人数超过1800位。

大会现场，20位人工智能及AI芯片业界翘楚共聚一堂，系统的探讨了AI芯片在架构创新、生态构建、场景落地等方面的技术前景和产业趋势。

▲百度主任架构师欧阳剑

作为AI芯片的积极布局者与应用者，百度在2018年7月发布AI云端芯片“昆仑”，备受行业关注。作为百度主任架构师，欧阳剑带来主题为《百度昆仑让计算更智能》的演讲。

他从百度自身的业务需求和实践经历谈道，百度内部有非常多的应用场景，包括AIoT、自动驾驶、智能云等，不同场景对芯片的需求不同，这就意味着要走普适AI计算的道路。而通用灵活性、计算能力、能耗效率是普适AI计算的三大挑战。

百度在过去7、8年时间里已经做了很多AI架构的积累，最早在2010年就开始用FPGA做AI架构的研发，2011年开展小规模部署上线，2015年打破几千片的部署规模，2017年部署超过了10000片FPGA，百度内部数据中心、自动驾驶系统等都在大规模使用。

而FPGA之后，专用芯片是继续提升计算性能的必由之路。百度选择自研AI芯片，并于2018年发布了百度“昆仑”，它采用三星14m工艺的芯片，有很高的内存带宽，算力更是达到260Tops。

欧阳剑称，这个芯片是非常通用非常灵活的，芯片既可以做训练也可以做推理，XPU的功能架构也在百度内部很多应用中得到验证，相对而言，它是一款全功能的AI芯片。今年“昆仑”会在百度内部大规模使用。

附百度主任架构师欧阳剑演讲实录

欧阳剑：各位朋友，早上好！我叫欧阳剑，是百度的主任架构师，感谢智东西的邀请，今天有机会跟大家分享一下过去好多年我们关于AI处理器、芯片的工作。题目是“让计算更智能”，这也是我们的使命，通过芯片来解决问题。

大家都知道人工智能的发展离不开三要素：优秀算法、海量数据、超强计算。我们都知道计算是人工智能很重要的动力，过去很多年百度在计算方面做了很多工作，包括最早大规模部署了GPU、FPGA以及大规模开展AI芯片的工作。

人工智能正在变成非常“普适”的计算，从数据中心拓展到边到端。像在自动驾驶领域，不能把数据只放在云上，也不能把计算只放在云上，智慧家居、智慧交通、智慧城市一样如此。

过去的计算模式是有一个集群，几万台机器，所有的机器、计算都放在那里，尽管今天DataCenter的计算仍然很重要，但现在已经从DataCenter拓展到端，拓展到边缘的地方，这是在新计算模式下对芯片架构、计算架构提出的不一样的挑战。

既然今天是普适AI计算的时代，挑战在于通用灵活性、计算能力、能耗效率三方面达到非常好的平衡，任何一点不好，你的架构就只能用在某一场景，而非用在普适AI的计算上。把这三点做好以后，架构可以用在智能云、智能驾驶、智慧交通、智能家居以及百度内部搜索、Feed流等很多场景上。百度有多样化的场景，驱动着我们做芯片架构的时候做出普适AI芯片的架构。

“昆仑”的使命是让“计算更加智能”，解决三个问题：1.高计算能力；2.高能耗效率；3.高灵活通用。高计算能力就是人工智能发展的驱动力；高能耗效率不论在数据中心、边、端都是永恒关注的问题；同时人工智能算法在快速迭代，一定要保持芯片架构系统有非常高的灵活性和通用性，否则会“拖后腿”。

接下来我会给大家讲一下三点：第一百度人工智能大业务介绍；第二百度人工智能芯片架构的积累和迭代；第三总结。

百度的业务包括云和端，像智慧家居、智能驾驶、云等，有两个系统：1.百度大脑，为业务提供了强有力的算法、数据支持；2.百度智能云ABC Cloud为业务提供了强大的云服务、计算服务。

跟大家分享一下人工智能芯片的介绍，去年百度在开发者大会上分享了“昆仑”芯片，但实际上百度在过去7、8年时间里已经做了很多AI架构的积累。百度有很多场景，包括AIoT、自动驾驶、智能云，在这样的场景下对芯片的需求是不一样的。AIoT场景要求非常低功耗、场景分散零碎、芯片需要性价比高；汽车场景要求安全、高性能、复杂SoC；云要求非常高性能以及高灵活度、高性价比。这是做普适AI芯片架构需要面临非常大的挑战。

根据过去几年总结出来的经验来看，大家都知道“摩尔定律”是一年半性能上一倍、成本下一倍，现在处理器的发展速度大家都在说像“挤牙膏”，每一年只提高10%或者20%，但AI时代的摩尔定律非常高，基本每两年就有量子级的提高要求，包括数据的提高、模型复杂度的提高。

面临这么大的鸿沟，专用处理器是必经之路，过去很多年百度在探索一条适合百度发展的AI处理器之路。2011年左右在做基于FPGA的架构处理器器，Google和百度在同一时间投入AI架构器的研究，只不过大家的选择路径不一样，我们选择的是AI FPGA的方案，但在架构积累方面有很多共同的地方。基本上在2013年FPGA实现了性能AI处理器，2017年达到10 tops性能的AI处理器。2018年发布了百度的“昆仑”，性能一下达到了260，比之前工作效率提高30倍。

百度是业界最早、规模最大用FPGA来做AI架构的公司，最早在2010年就开始研发，2011年开展小规模部署上线，2015年打破几千片的部署规模，2017年部署超过了10000片FPGA，百度内部数据中心、自动驾驶系统等都在大规模使用。

百度跟Google都在2010、2011年的时候做AI处理器的研究和探索，尽管最开始选择的路径和Google不一样，但在架构探索、架构理解上是异曲同工。百度作为互联网公司在Hot Chips大会上发表过3篇论文，是国内在发表论文最多的单位。

百度跟Google的工作有些相似的地方，2014年提出了“SDA加速器”的概念（软件定义的加速器），这也是比较常用的概念。加速器的架构跟Google TPU V1上所讲的架构是比较相象，固定流水线，每一级都把任务固定好。在百度的架构里会有一些数据缓存来提高数据的复用，会有比较大的计算阵列，也是大家常用的方法。

GoogleTPU的架构和我们差不多，有很大的片内Buffer来缓存数据，提高数据的复用，有很大的计算阵列，这是非常固定的流水线架构，很经典的方法。这个架构对训练、多样化端的场景远远不够，因为缺点就是通用性、灵活性不够。

2017年提出了XPU的架构，这个架构不一样地方是极大地提高了编程的灵活性和通用性，分成两部分，一部分是Customized Logic，其实就是可编程的编列加上可编程的向量计算。同时还增加了Many tiny cores，这是保持非常好编辑性的处理器，结合可以解决越来越复杂的需求。Google在2017年也分享了TPU2的架构，架构和XPU的架构也有很多异曲同工的地方，有M层很大的编列，这就是变量计算的小处理器。基本上XPU以及TPU2的理解都是类似的。XPU架构有很好的通用性、灵活性、高性能，在百度内部会用在智能云、自动驾驶、AIoT等，证明在不同场景下都做的很好。

2017年底2018年初我们觉得要走上另一条路，要做芯片，出发点大家都能想的到，因为做FPGA的AI计算也做的不错，但我们想再提高量级怎么做？就是做芯片。

“昆仑”芯片是三星14m工艺的芯片，有很高的内存带宽，达到了260tops性能，这个芯片是非常通用非常灵活的，芯片既可以做训练也可以做推理。这是全功能的AI芯片，因为XPU的功能架构真正在内部很多应用里都得到验证，在线上部署过，包括图像、语音、自然语言处理、自动驾驶、推荐等，我们有信心说这是比较全功能的架构。

百度在自动驾驶上有很多业务，大家都知道自动驾驶是移动超级计算节点，我们会把“昆仑”放到自动驾驶领域进行应用，在自动驾驶方面还需要功能安全，我们会利用XPU强大的计算能力加上和车相关的东西，包括RTDS、高精地图、感知、传感器等。

给大家简单总结一下，百度有超过8年AI加速器和处理器研发和大规模部署的经验，上线部署了超过10000片基于FPGA的AI加速器，经过很多代的架构积累和探索，从最早的SDA到后来的XPU到昆仑我们有很多经验。刚才我给大家分享了架构的积累、迭代和Google的架构有很多一致的地方，这说明互联网公司在这一块儿对架构的认知、芯片的认知都是有一致性的。

我们认为XPU是普适的AI计算架构，可以用在云端、自动驾驶、边缘计算，具有很高的计算能力、高通用性、灵活性。“昆仑”是基于XPU架构的AI处理器，去年发布了“昆仑”消息，今年“昆仑”会在百度内部大规模使用。百度“昆仑”，让计算更智能。谢谢大家！

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