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谷歌Edge TPU專用芯片橫空出世!搶攻IoT欲一統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)江湖

 liuaqbb 2018-07-26


  新智元報(bào)道  

來源:Google,CNBC

編輯:聞菲,肖琴,Grace


【新智元導(dǎo)讀】谷歌今天宣布推出用于邊緣計(jì)算的Edge TPU,作為Cloud TPU的補(bǔ)充,目前Edge TPU僅用于推理,專為在邊緣運(yùn)行TensorFlow Lite ML模型而設(shè)計(jì)。除了自用,谷歌Edge TPU也將提供給其他廠商使用,進(jìn)一步把開發(fā)者鎖定在谷歌生態(tài)系統(tǒng),或?qū)φ麄€(gè)智能云計(jì)算市場(chǎng)帶來巨大沖擊!



谷歌又出重磅消息!在谷歌云年度大會(huì)的第二天,谷歌宣布Edge TPU——TPU的輕量級(jí)版本,用于邊緣計(jì)算。


這就意味著,谷歌不僅為在自己的數(shù)據(jù)中心開發(fā)人工智能芯片,還打算在將其設(shè)計(jì)的Edge TPU用在其他公司生產(chǎn)的產(chǎn)品中。


兩年前谷歌推出了第一代TPU,當(dāng)時(shí)只能做推理。去年,谷歌推出了既能做訓(xùn)練也能做推理的TPU 2.0,這款谷歌自研芯片當(dāng)做GPU的強(qiáng)勁對(duì)手,威脅英偉達(dá)的市場(chǎng)份額。今天5月,谷歌在I/O大會(huì)上發(fā)布了TPU 3.0,性能進(jìn)一步提升。無論市場(chǎng)情況如何,谷歌都在內(nèi)部都更多地使用TPU,而不是依賴英偉達(dá)等供應(yīng)商提供的硬件。


但是,谷歌曾多次表示不會(huì)對(duì)外銷售TPU,而是將TPU與谷歌云Google Cloud Platform(GCP)和TensorFlow綁定,讓使用GCP和TF的用戶享受TPU帶來的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。


現(xiàn)在,Edge TPU則不同了。據(jù)CNBC報(bào)道,消費(fèi)電子制造商LG正在一個(gè)顯示器玻璃檢測(cè)系統(tǒng)中測(cè)試谷歌Edge TPU,以更快地發(fā)現(xiàn)制造缺陷。據(jù)LG CNS集團(tuán)CTO Shingyoon Hyun 表示,檢測(cè)精度從原來的約50%提高到了99.9%。


可以想見,未來谷歌Edge TPU在物聯(lián)網(wǎng)以及智能終端設(shè)備中的巨大使用空間,以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)芯片市場(chǎng)的沖擊。


將機(jī)器學(xué)習(xí)帶到邊緣,省錢!省時(shí)!


今天谷歌宣布推出兩款旨在幫助客戶大規(guī)模開發(fā)和部署智能連接設(shè)備的新產(chǎn)品:Edge TPU,一款新的硬件芯片,以及Cloud IoT Edge,一款將Google Cloud強(qiáng)大的AI功能擴(kuò)展到網(wǎng)關(guān)和連接設(shè)備的軟件棧。用戶可以在云上構(gòu)建和訓(xùn)練ML模型,然后通過Edge TPU硬件加速器在Cloud IoT Edge設(shè)備上運(yùn)行這些模型。

Edge TPU是谷歌的專用ASIC芯片,專為在邊緣運(yùn)行TensorFlow Lite ML模型而設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)Edge TPU時(shí),我們非常注重在很小的占用空間內(nèi)優(yōu)化“每瓦性能”和“每美元性能”。


Edge TPU的設(shè)計(jì)旨在補(bǔ)充谷歌云TPU,因此,你可以在云中加速M(fèi)L的訓(xùn)練,然后在邊緣進(jìn)行快速的ML推理。你的傳感器不僅僅是數(shù)據(jù)采集——它們還能夠做出本地的、實(shí)時(shí)的、智能的決策。


Edge TPU芯片的尺寸,與一美元硬幣對(duì)比


根據(jù)谷歌博客的介紹,Edge TPU 的特點(diǎn)如下:


邊緣上的AI

如今,從消費(fèi)者到企業(yè)應(yīng)用程序,AI無處不在。隨著連接設(shè)備的爆炸式增長(zhǎng),再加上對(duì)隱私/機(jī)密性、低延遲和帶寬限制的需求,在云中訓(xùn)練的AI模型越來越需要在邊緣上運(yùn)行。Edge TPU是谷歌為在邊緣運(yùn)行AI而設(shè)計(jì)的專用ASIC。它在很小的物理占用和很低功耗的限制下提供高性能,使得在邊緣部署高精度的AI成為可能。


端到端的AI基礎(chǔ)設(shè)施

Edge TPU是Cloud TPU和Google Cloud服務(wù)的補(bǔ)充,提供end-to-end、cloud-to-edge、硬件+軟件的基礎(chǔ)設(shè)施,以便于基于AI的解決方案的部署。


很小的物理占用和低功耗下實(shí)現(xiàn)高性能

由于其高性能、物理占用面積小、功耗低,Edge TPU可以在邊緣廣泛部署高質(zhì)量的AI。


AI硬件、軟件和算法的協(xié)同設(shè)計(jì)

Edge TPU不僅僅是一個(gè)硬件解決方案,它結(jié)合了定制硬件、開放軟件和最先進(jìn)的AI算法,為邊緣提供高質(zhì)量、易于部署的AI解決方案。


廣泛的應(yīng)用

Edge TPU有非常多的工業(yè)用例,例如預(yù)測(cè)性維護(hù)、異常檢測(cè)、機(jī)器視覺、機(jī)器人、語音識(shí)別等等。在制造業(yè)、內(nèi)部部署、醫(yī)療、零售、智能空間、交通等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。


Edge TPU和Cloud TPU的對(duì)比:目前Edge僅用于推理


Edge TPU支持在邊緣部署高質(zhì)量的ML推理。它增強(qiáng)了谷歌的Cloud TPU和Cloud IoT,以提供端到端(云到端、硬件+軟件)的基礎(chǔ)設(shè)施,以促進(jìn)客戶基于AI的解決方案的部署。除了開放源碼的TensorFlow Lite編程環(huán)境之外,Edge TPU最初將部署多個(gè)Google AI模型,并結(jié)合谷歌在AI和硬件方面的專業(yè)知識(shí)。


Edge TPU補(bǔ)充了CPU、GPU和其他ASIC解決方案,用于在Edge上運(yùn)行AI,這將由Cloud IoT Edge支持。


Edge TPU 和 Cloud TPU的對(duì)比



  • Edge TPU可用于ML推理,不適用于訓(xùn)練;Cloud TPU可用于ML訓(xùn)練和推理

  • 軟件和服務(wù)方面,Edge TPU適用于Cloud IoT Edge和Android Things;Cloud TPU的可用軟件包括Cloud ML Engine,Kubernetes Engine,Google Compute Engine,以及Cloud IoT Core

  • ML框架:Edge TPU可使用TensorFlow Lite, NN API;Cloud TPU可使用TensorFlow, scikit-learn, XGBoost, Keras

  • 硬件加速器:Edge TPU包括Edge TPU, GPU, CPU;Cloud TPU包括Cloud TPU, GPU 和CPU


Edge TPU的特性



Edge TPU使用戶能夠以高效的方式,在高分辨率視頻上以每秒30幀的速度,在每幀上同時(shí)執(zhí)行多個(gè)最先進(jìn)的AI模型。


推出配套軟件 Cloud IoT Edge


Cloud IoT Edge是將Google Cloud強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)功能擴(kuò)展到網(wǎng)關(guān)、攝像頭和終端設(shè)備的軟件,使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更智能、更安全、更可靠。它允許你在Edge TPU或基于GPU和CPU的加速器上執(zhí)行在Google Cloud中訓(xùn)練了的ML模型。 


Cloud IoT Edge可以在Android Things或基于Linux OS的設(shè)備上運(yùn)行,其關(guān)鍵組件包括:


  • 網(wǎng)關(guān)類設(shè)備runtime(至少有一個(gè)CPU),用于邊緣數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換和處理,以及從數(shù)據(jù)中獲取智能,同時(shí)與云IoT平臺(tái)的其余部分無縫互操作。

  • Edge IoT Core runtime,能更安全地將邊緣設(shè)備連接到云,支持軟件和固件更新,并通過Cloud IoT Core管理數(shù)據(jù)交換。

  • 基于TensorFlow Lite的Edge ML runtime,使用預(yù)先訓(xùn)練過的模型執(zhí)行本地ML推理,顯著減少延遲并增加邊緣設(shè)備的多功能性。由于Edge ML運(yùn)行時(shí)與TensorFlow Lite接口,因此它可以在網(wǎng)關(guān)類設(shè)備中的CPU,GPU或Edge TPU上執(zhí)行ML推理,或者在終端設(shè)備(如攝像頭)中執(zhí)行ML推理。


推出Edge TPU開發(fā)套件,進(jìn)一步將開發(fā)者鎖定在谷歌生態(tài)系統(tǒng)


為了使用Edge TPU快速啟動(dòng)開發(fā)和測(cè)試,我們構(gòu)建了一個(gè)開發(fā)套件(Edge TPU development kit)。這個(gè)套件包括一個(gè)模塊化系統(tǒng)(SOM),集合了谷歌的Edge TPU,一個(gè)NXP的CPU, Wi-Fi,和Microchip的安全元件。開發(fā)套件將在今年10月對(duì)開發(fā)者開放,也可以注冊(cè)申請(qǐng)?zhí)崆霸L問。


Edge TPU開發(fā)套件:SOM(上)和底板(下)


顛覆云計(jì)算,狙擊亞馬遜和微軟


谷歌進(jìn)軍定制芯片已經(jīng)被證明可行。用于谷歌數(shù)據(jù)中心的TPU本身就是一個(gè)很好的例子。


Edge TPU的計(jì)算密集度低于訓(xùn)練模型,無需連接到一堆功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)即可運(yùn)行計(jì)算,因此應(yīng)用程序可以更快、更可靠地運(yùn)行。


如上所述,Edge TPU可以充當(dāng)傳感器或網(wǎng)關(guān)設(shè)備中的標(biāo)準(zhǔn)芯片或微控制器。谷歌已經(jīng)開發(fā)了一套套件,包括Edge TPU,NXP芯片和Wi-Fi連接,供開發(fā)人員試用。


今年2月份加入谷歌實(shí)習(xí)(entrepreneur in residence)的三星前CTO Injong Rhee 表示,谷歌制作Edge TPU并非為了與傳統(tǒng)的芯片商進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)?!斑@對(duì)所有芯片供應(yīng)商和設(shè)備制造商都非常有利。” Rhee 告訴CNBC記者。


Rhee 表示,Edge TPU可能會(huì)“顛覆云計(jì)算的競(jìng)爭(zhēng)”,因?yàn)楝F(xiàn)在某些計(jì)算只用發(fā)生在本地。他說,就成本和能源使用而言,谷歌芯片在某些類型的計(jì)算方面比傳統(tǒng)芯片更加高效。


至于谷歌是否會(huì)研發(fā)一款更強(qiáng)大,可以用于訓(xùn)練的Edge TPU時(shí),Rhee 則表示不予置評(píng)。


谷歌正在與Arm,Harting,日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Hitachi Vantara),新漢(Nexcom),諾基亞和恩智浦等制造商合作。


谷歌將在一款類似 Raspberry Pi 的套件上推出Edge TPU,在簡(jiǎn)化版的TensorFlow AI軟件上運(yùn)行。這一操作將使得那些已經(jīng)使用TensorFlow作為其主要機(jī)器學(xué)習(xí)框架的開發(fā)者,更快更高效地使用Edge TPU,提供全棧式硬件,進(jìn)一步將其鎖定在谷歌云的生態(tài)系統(tǒng)中。 


谷歌并不是唯一為所謂的物聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)的云服務(wù)提供商。今年早些時(shí)候,微軟宣布推出面向物聯(lián)網(wǎng)的芯片設(shè)計(jì)。微軟的Azure是除了亞馬遜AWS之外第二大云的服務(wù)商。


至于占據(jù)市場(chǎng)主要份額的亞馬遜AWS,憑借其智能音箱Echo/Alexa,已經(jīng)在智能終端領(lǐng)域占據(jù)了不小的市場(chǎng)。


雖然硅谷早有傳言,但Edge TPU的推出無疑是谷歌邁進(jìn)從硬件到用戶體驗(yàn)一張?zhí)追?wù)的切實(shí)一步。


就目前而言,谷歌Edge TPU或許還尚不具備顛覆硬件計(jì)算市場(chǎng)的能力,但谷歌將自研Edge TPU用于其他廠商設(shè)備這一舉措,顯然有一統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的野心。


但無論如何,消費(fèi)者的體驗(yàn)將會(huì)隨著越來越強(qiáng)大的智能計(jì)算得到進(jìn)一步提高。

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