麒麟970迈入手机AI“无人区”的第一步

   “华为正在本行业逐步攻入无人区、处在无人领航、无既定规则、无人跟随的困境。华为跟着人跑的“机会主义”高速度，会逐步慢下来，创立引导理论的责任已经到来。”这是2016年华为公司创始人、总裁任正非在全国科技创新大的表述。

任正非的“无人区”表述并不夸张，经过了近30年的奋斗，华为目前在通讯设备领域已经位居全球第一。对于华为来说，通讯领域已经没有行业标杆告诉他们未来怎么走，华为也到了必须自我探索的阶段。同样，对于华为芯片来说，上个月发布的麒麟970也成为了华为在智能终端芯片领域迈入无人区第一步！


从十年跟随到未来探索，麒麟970 开启终端侧人工智能时代到来

在麒麟970 以前，华为手机芯片用了将近10年时间从零追赶，做到了世界前列。从2008年开始正式启动智能手机芯片开发，到2009年推出并商用第一款手机AP芯片——K3；从2014年发布第一款手机SoC芯片麒麟910，到2016年全面达到业界一流的麒麟960芯片，再到今天的麒麟970 华为手机芯片进入了第十个年头。

过去十年，技术上经历了双核到八核、28nm到16nm的制造工艺、2G/3G/4G网络升级，华为芯片从学习经验、缩小差距、局部领先，再到全面追平甚至超越逆袭，一路狂奔壮大。一定程度上讲，华为芯片的成长之路与华为电信设备成长类似，过去10年虽然艰苦，但是还能找标杆企业和行业发展轨迹稳步前行。这也让华为芯片将更多精力放在踏准节奏、少犯错误、踏实研发上面。

不过，这次麒麟970则不同，它不仅仅只是内核、工艺、性能的叠加升级，而是全新的产品定义，引入创新的HiAI移动计算架构，也是华为首个人工智能移动计算平台，并且是全球首款集成独立AI人工智能专用NPU神经网络处理单元的手机芯片。这对于华为芯片团队来说，没有任何一家行业厂商经验再让他们参考，甚至整个行业的未来技术走向，大家都有可能要看麒麟970的表现。正如任正非所描述的那样，进入“无人区”后的责任已经到来。

在9月25日麒麟970的沟通会上，华为Fellow艾伟感叹道：“十年的探索，十年的拼搏。我们有幸生于这样快速发展的时代和快速变化的行业中。每一年消费者都有一个预期，预期手机行业要有新的创新出现。过去我们一起共同见证了这个行业的不断创新，而每一次创新都会带来新的体验、层出不穷的技术，以及喷涌而出的新应用。如何不辜负消费者对于我们创新的期待，这是非常宝贵且高价值的事情。”

图：华为Fellow艾伟

进入“无人区”后，终端侧的人工智能处理器如何走向？是在内核上继续叠加，还是将工艺持续推进？这些都是很复杂的难题。不过，从现场麒麟970强调的几大方向看，华为芯片已经确立了一些人工智能时代终端芯片的技术趋势。笔者总结为：适应全球且更快的通信能力、适应人工智能要求的超强算力、从感知到认知世界的能力、安全与便捷，以及云与端的平衡、开放的生态。

一、适应全球且更快的通信能力

从近百年人类科技历史发展看，其实都是在围绕通信速度与运算效率两个方面不断向前推进。人工智能时代，通信依旧是智能设备最核心、最基本的能力。

作为通信设备厂商，华为有着天然优势。早在2012年，华为发布了业界首款支持LTE Cat.4的多模LTE终端芯片巴龙710后，接着就将其整合在麒麟910系列处理器中。随后巴龙720再次成为全球率先支持LTE Cat.6，下行速率达到300Mbps的基带芯片。2016年被整合到麒麟960 的巴龙750，支持LTE Cat.12/13 UL，峰值下载速率高达600Mbps，峰值上传速率150Mbps。还是全球领先。

而此次麒麟970，率先支持LTE Cat.18规格，最高可以达到1.2Gbps峰值下载速率，比目前业界最快的骁龙835和Exynos8895的“千兆LTE”还要快，这也再次刷新了移动互联网联接的最快速度。

图：麒麟970支持LTE Cat.18规格

目前看，在联接速度快的道路上华为芯片还没有尽头。除此之外，这次艾伟又开始强调通信的另一个重要指标——更强适应全球各种复杂网络。

地球村的概念已经成为现实，不管是公务，还是旅游，我们随时都可以去到世界的任何角落。人动无障碍，智能手机移动侧时刻挑战着背后运营商、手机厂商和芯片厂商的技术方案。各国各地运营商之间复杂的网络环境、稀缺且碎片化的频谱资源等是摆在大家面前的共同难题。

图：麒麟970 适应全球的复杂网络

艾伟表示，为了应对全球范围复杂频段的挑战，麒麟970在通信领域不断突破，使用4*4MIMO、5CC CA以及256QAM等多种先进技术，将碎片化的频谱聚合成为最大带宽，能够在全球范围内实现各运营商的最高速率组合，在世界的每个角落，麒麟970可以帮助用户获得更快的上网速度。

不仅仅是频谱碎片化，麒麟团队思考更多的是，如何能够为全球用户带来如同用水用电一般方便的上网和通话体验？用户期待世界的每一寸空气中间都长有一个移动互联网的水龙头，不管是在人口密集的商业中心，还是在网络覆盖差、信号弱的森林边缘，又或是在飞速疾驰的高铁上，随时拧开，想用就用。针对各种复杂的通信场景，麒麟970进行了积极探索和深度优化。

同时，麒麟970率先商用双卡双4G双VoLTE，成功实现了一部手机上两张SIM卡均支持4G VoLTE通话，提供主副卡一致的高清语音、视频通话体验。

二、适应人工智能要求的超强算力

人工智能背后的支撑是什么？在艾伟看来，人工智能三个基本要素：算法、数据、算力。按照华为的战略布局，纵轴是芯、端、管、云，横轴是算力、算法、数据，中间每一个模块交叉进化。艾伟表示，对于华为芯片来说，能做的事情就是无限提高算力。AI技术的核心是对海量数据进行处理，通过更强、更快的算力从量变达到质变的结果。

不过，显然当前以CPU/GPU/DSP为核心的传统计算架构已经不能够适应AI时代对计算性能的海量需求。针对这一点，麒麟970选择了具有最高能效的异构计算架构来大幅提升AI的算力，创新设计了HiAI移动计算架构，首次集成NPU（Neural Network Processing Unit）专用硬件处理单元，其AI性能密度大幅优于CPU和GPU。相较于四个Cortex-A73核心，在处理同样的AI应用任务时，新的异构计算架构拥有大约25倍性能和50倍能效优势，这意味着麒麟970芯片可以用更少的能耗更快地完成AI计算任务。

图：麒麟970的人工智能架构

对于全新的硬件架构，艾伟表示，其实原有的CPU+GPU的架构也是可以跑AI的，而新架构的最好体现还是在实时性方面。我理解为，只有为智能手机提供了一定的硬件基础后，在应用层方面添加更多关于AI的创新功能才更有可能。

测试显示，在华为的演示中，相同网络模型下，三星S8每分钟可以识别95张图片，iPhone7 Plus每分钟可以识别487张图片，最新的iPhone8 Plus每分钟可以识别889张图片，而麒麟970则可以识别高达2005张图片。

图：麒麟970 芯片拥有55亿颗晶体管

为了在小小芯片上实现如此强悍性能，华为下了不少功夫。据悉，麒麟970芯片在近1cm²的面积内集成了55亿个晶体管（相比之下，苹果最新的A11是43亿个晶体管，但它只是AP，不包括通信Modem），内置了八核CPU，运用了Mali-G72MP12全新一代GPU以及全新升级自研ISP等。华为消费者业务CEO余承东曾表示，麒麟970一枚芯片的复杂程度超过了英特尔电脑芯片。

实际上，这还真不是余承东在吹牛。终端芯片与服务器或笔记本芯片不一样，智能手机主板非常小，终端芯片要考虑设计面积、功耗、散热等等。艾伟透露，与友商不同，华为麒麟970芯片这里面还包含封装进去的基带芯片。高度集成化也是我们所看好的。

三、从感知到认知世界的能力

之所以能称之为人工智能处理，一定程度就要求有类似人的感知、认知世界的能力。人类通过眼睛和耳朵接受到了绝大多数的外界信息。未来视觉和听觉将是衡量人工智能终端标准。

过去几年，智能手机飞速发展极大的推动了手机在感知层面的能力。比如，摄像头的像素不断提高、从一个摄像头到四个都有。在“看清”方面，这次麒麟970采用了全新升级的双摄ISP，这一设计除了继续保持在传统黑白融合拍照等方面的优势外，在抓拍、夜景拍照等方面进行了系统的优化和提升。特别是在抓拍能力有了质的飞跃，从拍照处理的响应时间、对焦、运动检测、曝光策略等拍照的全流程进行了深入优化，让拍照综合响应处理时间缩短30%，而四档的运动检测模式则能对运动物体状态进行预估，设置更合适的曝光参数，确保每次拍摄都能够抓到满意的瞬间。

有意思的是，麒麟970集成了人脸检测模块硬件，能针对不同肤色、帽子、眼睛、口罩、遮挡、侧脸等多种复杂的人脸场景进行了优化，以人脸为基础进行人脸追焦的优化，大大改善了人像的拍照体验，带来更为真实自然的人像拍照效果。

图：高速运动物体拍摄很清晰

“看清”是被动的，智能化的目的是“看懂”。麒麟970 的杀手锏也在于此，在HiAI移动计算架构下，现场展示Demo分别可以识别出不同物品、食品，甚至是人的情绪、行为和动作。艾伟表示，“传统的手机潜入相机时尽可能接近人眼，把人眼看到的东西记录下来能够复原这个世界。未来我的期望是它能够超越人眼，能够真正的认知这个世界”。

我们知道人的视力、听力、脑力都是生物极限的，而艾伟所说的这种认知，是将智能手机变成我们身体器官的延伸。当我们眼睛看不到、看不出，可以拿出手机来看清楚、识别出。同样是一个物，人一眼看过去只是看到表面的信息，真正的内在信息、背景信息是什么？它还有什么是表面下隐藏着的东西？随着整个网络下更大知识库的积累，它能够帮人看到这个表面之下的更加广阔的世界，随着手机知识库的强大，伴随着手机学习模型的完善，手机具有的慧眼，能够帮助人看得很清楚，帮助人看到表面现象下隐藏的东西。


图：从感知到认知

此外，麒麟970支持AI降噪技术，利用深度学习算法，有效抑制非稳态噪音，增强语音信号，提升语音识别在恶劣环境下的识别率。尤其针对驾驶场景，在车速很快（如 120 千米/小时）、车内噪音很大的情况下，大幅提升语音识别率。

四、安全与便捷、云与端的平衡

更懂你的智能终端，同时也带来另一个风险——隐私安全如何保证？

实际上，在安全方面华为芯片一直都走在业界前列。上一代产品麒麟960就已经集成了inSE安全模块，支持CRT-RSA、RSA、DES/3DES、AES等加解密算法。去年10月，麒麟960率先获得央行和银联双重安全认证，是全球首款达到金融级安全的手机芯片，和银联IC卡/U盾拥有相同安全等级。

而麒麟970不仅继承上一代TEE和inSE两大安全引擎，获得央行/银联双认证的inSE引擎具备IC卡级的安全等级，还支持了移动最高端手机金融盾，这个盾类似于在家里用的U盾。在这里面可以集成各种各样的卡，不管是公交卡、银行卡，还是社保卡都可以做到这里面来，同时它提供更高的安全保护，支持所有不同行业的透明度。

图：麒麟970的安全保护

艾伟表示，华为芯片在底层尽可能提供良好的硬软件安全环境，在数据层面更多需要全行形成一个自律规范。数据最终还是用户自己的，用户有权给你看，而华为芯片会保障用户的这项权利。

与安全与便捷需要平衡一样，云端人工智能与终端人工智能也需要平衡协作。前几年，业内也有一种观点认为，越来越快的网络，对终端芯片的需求将大大降低，因为大量的数据将被传到云端。

艾伟则认为，本地智能永远是有需求的。云端有大数据可以做大量的训练、迭代、提升知识库。但是云上智能有一个天生的问题，它的知识不是当下的知识，而是二手数据，而只有在终端上所有数据才是活生生的当下数据。另外有些数据不会放到云上。所以终端的最新数据，与云上数据量知识库结合起来，才能发挥最大的价值和作用。

五、开放的生态

与以往不同，作为华为第一款人工智能手机芯片，麒麟970发布时就同时宣布未来将进一步开放生态，引入合作伙伴加入。据悉，华为会提供开源开发板，开放给开源社区。同时，将HiAI和安卓AI API两类接口都开放给开发者，让开发者能够在上面开发出各种各样的安卓应用。

艾伟表示，AI技术是一种基础能力，未来将由应用场景驱动发展。而前AI生态应用还处于起步阶段时，未来基于AI的应用将为开发者带来一个巨大的商业市场，同时也带给消费者革命性的体验。

进入无人区，华为芯片肩负起行业探路人责任

回到文章主题，麒麟970 算不算华为芯片的无人区？

虽然艾伟并没有正面回答，不过去年他在接受采访时有过这样一段表述，“所谓无人区，一是要做别人没有做过的事情，二是要对消费者有价值的事情。”

现在对比看，麒麟970不管是在通信能力上的绝地领先，还是引入创新的HiAI移动计算架构成为首款人工智能手机处理器，这些都是别人没有做过的事情。而现场展示的图片识别、情绪分析、降噪技术等，这些都将为消费者带来实实在在的价值，未来伴随着越来越多的开发者脑洞大开的想法，AI与生活场景将有更多紧密的结合。

不过，当笔者提到有人说现在人工智能像4、5岁的孩子。艾伟说道，“这种说法太乐观，你看看2~3小孩的学习能力，几天不见，他们语言、动作、行为都会发生巨大变化。”

艾伟认为，人工智能有四个阶段：宠物级智能（跟随和响应型的智能）、伙伴级智能（某些领域可以和人平等对话）、教练级智能（在某些领域超越人的推理和决策能力）和天使级智能。目前麒麟970基本上达到了宠物级。

看的出来，技术出身的艾总还是保持着严谨务实的态度。实际上，今天呈现给我们的这颗芯片早在两年多前就已经开始了研发。艾伟表示，“今天来看，我们确实做了很多，但是这里面的挑战在于节奏上。怎样精确的准确判断用户需求、怎样克服未知的挑战，这些都很关键。更难的是这是一个长跑，一年一年下来做到相对成功的概率大一点。但是一辈子不跌跤，也不敢说这个话。”

手机市场的瞬息万变，加上踏入“无人区”的技术迷茫，就需要领导者有高远的战略眼光和做事的信心与魄力。从华为芯片这几年成长看，艾总及其背后的规划和研发团队对流行趋势和技术的判断，已经显示出他们具备了肩负AI芯片行业探路人的实力和能力。