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“芯”故事才開始 英偉達(dá)有何過人之處

2017-01-04

當(dāng)普通玩家面對英偉達(dá)GeForce GTX 1080顯卡的性能誘惑,還在猶豫是否要花幾千塊錢升級自己的電腦時,英偉達(dá)的創(chuàng)新能力則猶如其顯卡的進(jìn)化速度,在多個領(lǐng)域突飛猛進(jìn)、遍地開花。

成立于1993年,英偉達(dá)以制造顯卡起家,并于1999年上市。在去年之前,英偉達(dá)股價從未超過40美元。2016年以來,在科技行業(yè)的熱門領(lǐng)域,無論是無人駕駛還是微型超級電腦,英偉達(dá)突然以全新的面貌沖了出來。

過去多年來,英偉達(dá)一直遭到英特爾以及高通等競爭對手的圍剿。2008年,當(dāng)英特爾決定在自家產(chǎn)品中融入芯片組技術(shù)時,英偉達(dá)的芯片組業(yè)務(wù)幾乎一夜間消失。但是在顯卡業(yè)務(wù)上,英特爾始終未能打造出足以媲美英偉達(dá)的產(chǎn)品,英偉達(dá)在高端電腦市場的位置固若金湯。

在近年來極為火熱的智能手機(jī)市場,英偉達(dá)CEO黃仁勛很早就曾指出,人們的交流方式以及計算行業(yè)將迎來重大變革,英偉達(dá)也于2008年首次發(fā)布了手機(jī)芯片Tegra,開始在移動領(lǐng)域大顯身手。

隨后,全球首款雙核Tegra 2、首款四核Tegra 3更是讓英偉達(dá)在這個領(lǐng)域的表現(xiàn)達(dá)到頂峰,以強(qiáng)勁的性能拉開與對手的差距。

但從Tegra 4開始,這種勢頭就開始下降,原因是缺少了通信基帶導(dǎo)致整機(jī)成本、設(shè)計難度高于高通等競爭對手,即便圖形性能再強(qiáng)也于事無補(bǔ)。于是,2014年5月24日黃仁勛表示,英偉達(dá)決定撤離智能手機(jī)市場。

但是,英偉達(dá)的故事才剛剛開始。

引領(lǐng)無人駕駛汽車革命

去年9月,英偉達(dá)汽車業(yè)務(wù)高級主管Danny Shapiro表示,在路上行駛的車輛之中,有超過20個品牌的1000萬輛車在不同程度地使用英偉達(dá)的技術(shù)。此時,有更多的人看到了英偉達(dá)占據(jù)下一代汽車技術(shù)核心位置的潛力。

與特斯拉上17英寸屏幕對英偉達(dá)顯卡技術(shù)的依賴相比,更值得注意的是英偉達(dá)打造的無人駕駛汽車的“大腦”: Drive PX 2,這是一臺能夠幫助汽車進(jìn)行定位和躲避障礙物的人工智能電腦。

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Drive PX 2到底有多強(qiáng)大?Shapiro稱,甚至可以這樣說,Drive PX 2讓車輛獲得了親眼“看”世界的能力,總計已有超過80家汽車廠商、創(chuàng)業(yè)公司以及研究機(jī)構(gòu)依賴于Drive PX 2驅(qū)動他們所研發(fā)的無人駕駛汽車。

Shapiro對Drive PX 2進(jìn)一步解釋稱:

這個系統(tǒng)讓車輛能夠感知周邊情況,加以理解,并在1/30秒內(nèi)采取行動,這種能力是目前的自動駕駛汽車能夠上路的前提。

去年年初,英偉達(dá)推出Drive PX 2,其性能堪比150臺蘋果 Mac Pro。英偉達(dá)稱,Drive PX 2的深度學(xué)習(xí)處理頻率達(dá)到了前所未有的每秒24萬億次,深度學(xué)習(xí)將使得自動駕駛汽車分辨出周圍的物體,比如一只狗或者一部警車,并對此發(fā)出警報。

改變VR的黑科技

虛擬現(xiàn)實(VR)領(lǐng)域是英偉達(dá)技術(shù)的另一用武之地。

一款VR產(chǎn)品如果要讓用戶使用時感受不到眩暈,畫面就要達(dá)到一定的幀率要求。而對整個畫面按照高幀率渲染,對硬件計算能力的要求則又極高。

為解決這個問題,英偉達(dá)基于其積累多年的圖像處理技術(shù),利用人眼的視覺原理,嘗試在VR設(shè)備中僅對視覺中心區(qū)域進(jìn)行完全渲染,其他區(qū)域則保留很低的分辨率。

按照這種做法,僅僅對用戶目光聚焦處進(jìn)行這種渲染,則能節(jié)省出巨大的硬件計算能力,大幅提升整體性能表現(xiàn)。“(硬件)表現(xiàn)上的提升,大到根本無法忽視,” 英偉達(dá)研發(fā)副總裁David Luebke稱。

英偉達(dá)稱,希望這些發(fā)現(xiàn)能夠激發(fā)大型VR廠商在未來產(chǎn)品中集成眼球追蹤技術(shù)。“我們目前在做的工作,一部分就是用于幫助(行業(yè))制定VR之路的規(guī)則?!?/p>

麻省理工科技評論在文章中表示,這種技術(shù)未來將對英偉達(dá)顯卡產(chǎn)品帶來影響,也將令開發(fā)者按此思路調(diào)整圖像渲染算法。

新殺手锏

去年4月,英偉達(dá)發(fā)布了一款定位于深度學(xué)習(xí)的超級計算機(jī)DGX-1。據(jù)英偉達(dá)官網(wǎng)描述,DGX-1將硬件、深度學(xué)習(xí)軟件以及開發(fā)工具整合到了一起,其中包括8塊英偉達(dá)Tesla P100 GPU,運算能力相當(dāng)于250臺傳統(tǒng)服務(wù)器,可以幫助用戶大幅縮短處理時間。

而其長寬高僅分別為866、444、131毫米,功耗3200W。

自2012年來,數(shù)據(jù)科學(xué)家一直在利用GPU加速對深度學(xué)習(xí)技術(shù)的開發(fā),但是當(dāng)前計算機(jī)處理能力成為他們難以克服的瓶頸。隨著DGX-1投入使用,以前部分根本不可能實現(xiàn)的深度學(xué)習(xí)模塊,就能夠得以運行。

據(jù)麻省理工科技評論,這一超級計算機(jī)最早的使用者表示,DGX-1讓他們能夠更快的訓(xùn)練自身的數(shù)據(jù)分析模塊,從而能加快實驗進(jìn)展,推動在科學(xué)、醫(yī)療以及金融等多個領(lǐng)域的突破。

黃仁勛的過人之處

英偉達(dá)近年的快速發(fā)展以及在諸多領(lǐng)域取得的突破,與其CEO黃仁勛的貢獻(xiàn)密不可分,而53歲的黃仁勛在公司成立二十多年后依然擔(dān)任CEO,在西方也并不多見。

曾在黃仁勛手下工作過的人對媒體表示,迄今為止,黃仁勛在運營英偉達(dá)時仍像對待一家創(chuàng)業(yè)公司一樣,決策果斷,執(zhí)行迅速。

對于一家半導(dǎo)體制造商來說,芯片從設(shè)計到生產(chǎn)的過程可能要花費數(shù)年時間以及巨額資金,企業(yè)通常會規(guī)劃一個路線圖,并基于此打造組織結(jié)構(gòu)。

而在英偉達(dá),整個過程則要快得多。當(dāng)一名高管試圖描述新芯片設(shè)計進(jìn)展時,黃仁勛很有可能叫來工程師現(xiàn)場提出技術(shù)問題,然后迅速斃掉這個項目,或者改變研發(fā)方向。

同時,黃仁勛在對待其產(chǎn)品的理念上也極為靈活。

上面提到,2014年5月英偉達(dá)決定撤離智能手機(jī)芯片市場,但是撤離之后,英偉達(dá)并沒有放棄Tegra芯片的研發(fā),而是把目光集中到了移動游戲和汽車領(lǐng)域,自家也推出了Shield游戲掌機(jī),硬生生為Tegra開創(chuàng)出一片新的天地。

盡管Shield并未動搖微軟Xbox以及索尼PlayStation在游戲領(lǐng)域的地位,但是卻為Tegra芯片帶來了任天堂這一重量級客戶。去年10月底,任天堂公布的最新游戲機(jī)Nintendo Switch采用的就是英偉達(dá)定制的Tegra處理器。

Stifel Nicolaus & Co分析師Kevin Cassidy稱,Tegra基本上是英偉達(dá)的一個內(nèi)部試驗項目,如今則被任天堂采用。英偉達(dá)總會卷起袖子創(chuàng)造一個新市場,并拱手將其讓給客戶,這是又一個例子。

為什么是英偉達(dá)?

無論是無人駕駛還是其他尖端技術(shù)所依賴的深度學(xué)習(xí),都離不開數(shù)據(jù)處理核心。提到數(shù)據(jù)處理,人們的第一反應(yīng)總會是計算機(jī)的大腦——CPU,以及全球最大的CPU廠商英特爾。

在處理復(fù)雜任務(wù)時,英特爾CPU能夠展現(xiàn)出優(yōu)異的速度表現(xiàn),但是在平行處理多任務(wù)的能力上卻存在很大限制。GPU的快速發(fā)展,不論在處理速度還是多任務(wù)處理能力上,都有著更大的優(yōu)勢,而這正是英偉達(dá)過去二十多年來孜孜耕耘的領(lǐng)域。

華爾街見聞此前曾援引浙商證券分析師楊云的介紹提到,相比于CPU,GPU的一大優(yōu)勢是高速度。楊云稱:

國內(nèi)最好的人工智能硬件研究項目“寒武紀(jì)”小組的最新研究結(jié)果表明,GPU能夠提供平均 58.82 倍于CPU的速度。GPU的另一大優(yōu)勢,是它對能源的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CPU。

楊云認(rèn)為,正是因為GPU的高速度以及可以平行處理大量瑣碎信息的特性,GPU在“深度學(xué)習(xí)”領(lǐng)域就能發(fā)揮巨大的作用。

深度學(xué)習(xí)所依賴的是神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)——與人類大腦神經(jīng)高度相似的網(wǎng)絡(luò)——而這種網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的目的,就是要在高速的狀態(tài)下分析海量的數(shù)據(jù)。例如,如果你想要教會這種網(wǎng)絡(luò)如何識別出貓的模樣,你就要給它提供無數(shù)多的貓的圖片。而GPU擅長的正是海量數(shù)據(jù)的快速處理。

楊云稱,與傳統(tǒng)的通用處理器(GPP)相比,GPU的核心計算能力要多出幾個數(shù)量級,也更容易進(jìn)行并行計算。尤其是英偉達(dá)的CUDA,作為最主流的GPGPU編寫平臺,各個主要的深度學(xué)習(xí)工具均用其來進(jìn)行GPU 加速。

英特爾當(dāng)然不甘示弱。去年8月,英特爾宣布將于2017年推出專門為人工智能深度學(xué)習(xí)而設(shè)計的最新一代產(chǎn)品——Intel Xeon Phi處理器,代號Knights Mill,稱其運算能力比對手的產(chǎn)品快兩倍以上,矛頭直指英偉達(dá)。

英特爾數(shù)據(jù)中心集團(tuán)副總裁Jason Waxman在8月的一篇博客中也曾表示,雖然現(xiàn)在很多人都在談?wù)揋PU對于機(jī)器學(xué)習(xí)的價值所在,但事實上,去年為深度學(xué)習(xí)而研發(fā)的處理器中,使用到GPU的比例還不到3%。

此外,英特爾還斥資4億美元收購了深度學(xué)習(xí)技術(shù)公司Nervana Systems,目標(biāo)在于取得其將于2017年問世的深度學(xué)習(xí)加速器芯片,以此挑戰(zhàn)英偉達(dá)在人工智能市場的主導(dǎo)地位。

對于英特爾當(dāng)時的步步緊逼,英偉達(dá)則予以強(qiáng)力反擊,稱英特爾在宣傳其最新Xeon Phi處理器加速深度學(xué)習(xí)性能時使用了過時數(shù)據(jù),其在深度學(xué)習(xí)性能測試上還使用了英偉達(dá)很多年前的舊產(chǎn)品Kepler GPU系列,這屬于有意誤導(dǎo)消費者,沒有給GPU性能一個公正的評價。

口水戰(zhàn)固然吸引眼球,但市場并不傻,企業(yè)盈利能力依然是關(guān)注的核心。

英特爾二季度凈利潤受到重組減記14億美元的拖累而遭遇“腰斬”,至13億美元。其盈利的兩大增長點——數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)營業(yè)收入當(dāng)季均不及預(yù)期,數(shù)據(jù)中心的凈營業(yè)收入為40.3億美元,市場預(yù)期為41.6億美元。

英偉達(dá)體量較小,第二季度凈利潤為2.53億美元,但同比增速卻高達(dá)驚人的873%。其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)營收也達(dá)到1.51億美元,同比增長了一倍多,其中很大一部分是深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)貢獻(xiàn)的。

對于這兩家企業(yè)來說,由于體量大不相同,英特爾市值為英偉達(dá)的三倍,其可比性有限。但是,對于華爾街來說,超出預(yù)期的業(yè)績顯然勝過一切。


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