6月23日消息，不是老套的CPU、GPU，AI應(yīng)該需要一塊專(zhuān)屬芯片。這個(gè)想法讓全球更多創(chuàng)企看到挑戰(zhàn)巨頭的機(jī)會(huì)。

今年2月EE Times評(píng)選出“十大AI芯片創(chuàng)企”，其中來(lái)自英國(guó)的Graphcore憑借其為AI計(jì)算而生研發(fā)的IPU獲選。

英國(guó)半導(dǎo)體之父、Arm的聯(lián)合創(chuàng)始人Hermann更是對(duì)Graphcore給予高度評(píng)價(jià)，他曾表示:“在計(jì)算機(jī)歷史上只發(fā)生過(guò)三次革命，一次是70年代的CPU，第二次是90年代的GPU，而Graphcore就是第三次革命。”

資料顯示，Graphcore是一家英國(guó)AI芯片硬件設(shè)計(jì)初創(chuàng)公司，成立于2016年，總部位于英國(guó)布里斯托，Graphcore的主要業(yè)務(wù)是設(shè)計(jì)用于AI應(yīng)用程序的處理器，為云服務(wù)等應(yīng)用提供產(chǎn)品支持。

Graphcore的核心技術(shù)和產(chǎn)品是智能處理器(IPU)硬件和相應(yīng)的 “Poplar” 軟件，該軟件專(zhuān)門(mén)針對(duì)AI應(yīng)用程序所需要的密集型計(jì)算而設(shè)計(jì)，以及IPU系統(tǒng)解決方案。目前其IPU GC2處理器已經(jīng)量產(chǎn)。

截至目前，Graphcore已經(jīng)獲得超過(guò)4.5億美元的融資，戰(zhàn)略投資者不乏寶馬、博世、戴爾、微軟、三星等各行業(yè)巨頭。Graphcore最近的一輪融資在今年2月完成，公司估值已達(dá)19.5億美元。

去年，這家AI芯片創(chuàng)企Graphcore將業(yè)務(wù)拓展至中國(guó)，我們也得以近距離了解這家企業(yè)的產(chǎn)品和中國(guó)市場(chǎng)愿景。

IPU為AI而生 16納米GC2處理器已量產(chǎn)

今年5月27日，在英國(guó)Intelligent Health峰會(huì)上，微軟機(jī)器學(xué)習(xí)科學(xué)家分享了使用IPU訓(xùn)練CXR模型的卓越性能：IPU在運(yùn)行微軟COVID-19影像分析算法模型時(shí)能夠在30分鐘內(nèi)完成訓(xùn)練，而在NVIDIA GPU上這項(xiàng)工作需花費(fèi)5個(gè)小時(shí)。

Graphcore IPU一戰(zhàn)成名。

Graphcore高級(jí)副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理盧濤介紹，之所以IPU能有如此優(yōu)異的表現(xiàn)，是因?yàn)?“Graphcore的IPU是為機(jī)器智能專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的、完全不同的處理器架構(gòu)，跟CPU、GPU等處理器架構(gòu)非常不一樣”。

盧濤表示，CPU是針對(duì)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)的處理器，是標(biāo)量處理器。GPU是針對(duì)圖形和高性能計(jì)算、以向量處理為核心的處理器，而Graphcore IPU是針對(duì)計(jì)算圖的處理來(lái)設(shè)計(jì)的處理器。

具體而言，“IPU應(yīng)用了大規(guī)模并行MIMD的處理器核。另外進(jìn)行了非常大的分布式片上SRAM，在片內(nèi)IPU能做到300 MB的SRAM。相對(duì)CPU的DDR2子系統(tǒng)或GPU的GDDR、HBM來(lái)說(shuō)，IPU能做到10到320倍的性能提升。從時(shí)延的角度看，與訪問(wèn)外存相比，IPU時(shí)延基本為1%，可以忽略不計(jì)。” 盧濤透露。

以Graphcore已經(jīng)量產(chǎn)的IPU GC2處理器為例，盧濤介紹道：“這款產(chǎn)品采用TSMC 16納米工藝，是擁有236億個(gè)晶體管的芯片處理器。它在120瓦的功耗下能夠達(dá)到125TFlops的混合精度，內(nèi)存帶寬為45TB/s、片上交換可達(dá)45TB/s、片間IPU-Links為2.5TB/s。GC2上有1216個(gè)獨(dú)立處理器核心(Tile)，其300MSRAM能夠把完整的模型放在片內(nèi)。”

據(jù)悉，Graphcore采用構(gòu)建大規(guī)模數(shù)據(jù)中心集群的BSP(Bulk Synchronous Parallel)技術(shù)，該技術(shù)目前在谷歌、Facebook、百度這樣的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心都已獲得應(yīng)用。

盧濤強(qiáng)調(diào)：“IPU是目前全球第一款BSP處理器，通過(guò)硬件能支持BSP協(xié)議，并通過(guò)BSP協(xié)議把整個(gè)計(jì)算邏輯分為計(jì)算、同步、交換。對(duì)軟件工程師或開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，這將非常易于編程;而用戶(hù)也無(wú)需糾結(jié)于這里面是1216個(gè)核心(Tile)還是7000多個(gè)線程、任務(wù)具體在哪個(gè)核上執(zhí)行，因此這是一項(xiàng)非常用戶(hù)友好型的創(chuàng)新。”

與IPU相輔助的是Poplar軟件，該軟件專(zhuān)門(mén)針對(duì)AI應(yīng)用程序所需的密集型計(jì)算而設(shè)計(jì)。盧濤透露：“目前Poplar已提供750個(gè)高性能計(jì)算元素的50多種優(yōu)化功能，支持標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器學(xué)習(xí)框架，如TensorFlow、ONNX和PyTorch，很快也會(huì)支持百度飛槳。在部署方面，目前Poplar可以支持容器化部署，能夠快速啟動(dòng)并運(yùn)行。在標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)方面，Poplar能夠支持Docker、Kubernetes，以及Hyper-v等虛擬化技術(shù)和安全技術(shù)。在操作系統(tǒng)方面，目前Poplar SDK支持最主要的三個(gè)Linux發(fā)行版：ubuntu、RedHat Enterprise Linux、CentOS。”

IPU服務(wù)AI優(yōu)勢(shì)凸顯 比GPU效率大幅提升

目前基于IPU的應(yīng)用已覆蓋到包括自然語(yǔ)言處理、圖像/視頻處理、時(shí)序分析、推薦/排名及概率模型在內(nèi)的多個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用領(lǐng)域。

“在自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)類(lèi)應(yīng)用和概率類(lèi)算法中，IPU的表現(xiàn)在現(xiàn)有以及下一代模型上，性能均領(lǐng)先于GPU。”Graphcore中國(guó)銷(xiāo)售總監(jiān)朱江介紹， “在自然語(yǔ)言處理方面，IPU速度能夠提升20%至50%;在圖像分類(lèi)方面，IPU能夠達(dá)到6倍的吞吐量和更低時(shí)延;在MCMC算法方面，IPU具有26倍的性能提升;在ResNeXt這類(lèi)比較新的計(jì)算機(jī)視覺(jué)類(lèi)應(yīng)用方面，IPU能做到6倍的吞吐量、22分之1的時(shí)延。”

朱江以BERT模型為例進(jìn)行了對(duì)比。BERT訓(xùn)練在NVLink-enabled的平臺(tái)上，大概50多個(gè)小時(shí)才能做到一定精度，而在基于IPU的戴爾DSS-8440服務(wù)器上，只需要36.3小時(shí)，相當(dāng)于訓(xùn)練時(shí)間縮短了25%。

如果做一個(gè)分組卷積內(nèi)核的micro-benchmark，將組維度(group dimension)分成從1到512來(lái)比較。這里組維度512就是應(yīng)用得較多的 “Dense卷積網(wǎng)絡(luò)” ，典型的應(yīng)用如ResNet。此時(shí)IPU GC2性能比V100要好近一倍。

隨著稠密程度降低、稀疏化程度增加，在組維度為1或32時(shí)，針對(duì)EfficientNet或MobileNet，IPU對(duì)比GPU展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到成倍的性能提升，同時(shí)時(shí)延大大降低。

據(jù)朱江介紹，Graphcore IPU現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于金融、醫(yī)療、電信、搜索引擎等諸多垂直領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

除了前面提到的IPU在運(yùn)行微軟COVID-19影像分析算法模型時(shí)的優(yōu)異表現(xiàn)外，在金融領(lǐng)域，包括算法交易、投資管理、風(fēng)險(xiǎn)管理及詐騙識(shí)別等方面，IPU可以使MCMC采樣速度提高26倍，強(qiáng)化學(xué)習(xí)的訓(xùn)練時(shí)間縮短至1/13。

電信領(lǐng)域，LSTM模型預(yù)測(cè)性能促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，基于時(shí)間序列分析，采用IPU比GPU有260倍以上的提升。

朱江總結(jié)道：“IPU是一個(gè)全新的架構(gòu)設(shè)計(jì)、是一個(gè)圖形處理器，具備多指令、多數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。除了稠密的數(shù)據(jù)之外，現(xiàn)在代表整個(gè)AI發(fā)展方向的大規(guī)模稀疏化數(shù)據(jù)，在IPU上處理就會(huì)有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。”

進(jìn)入中國(guó)已與百度阿里合作 7納米IPU新品今年發(fā)布

現(xiàn)在Graphcore攜其IPU登陸中國(guó)市場(chǎng)，以期在中國(guó)市場(chǎng)大展拳腳。

目前，如果用戶(hù)想訪問(wèn)IPU系統(tǒng)，可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)戴爾服務(wù)器或微軟云來(lái)訪問(wèn)IPU資源。在中國(guó)，Graphcore和金山云合作，即將上線針對(duì)中國(guó)開(kāi)發(fā)者和創(chuàng)新者的云業(yè)務(wù)。

盧濤透露，今年5月12日，在OCP Global Summit上，阿里巴巴宣布Graphcore支持ODLA的接口標(biāo)準(zhǔn)。隨后5月20日，在百度Wave Summit 2020上，百度宣布Graphcore成為飛槳硬件生態(tài)圈的創(chuàng)始成員之一。Graphcore希望通過(guò)這樣的方式來(lái)積極融入中國(guó)的AI生態(tài)圈。

在談到中美AI市場(chǎng)的差異時(shí)，盧濤向TechWeb表示：“目前，美國(guó)在IPU的落地與推進(jìn)速度方面比中國(guó)要更快一些，不過(guò)現(xiàn)在中國(guó)的推進(jìn)速度也愈發(fā)快速。這是因?yàn)槊绹?guó)用戶(hù)更多來(lái)自于較為活躍的研究者社區(qū)，而中國(guó)用戶(hù)非常注重產(chǎn)品落地。國(guó)外的AI應(yīng)用更加側(cè)重研究，而中國(guó)更加看重產(chǎn)品化的訓(xùn)練和產(chǎn)品化的推理，更加側(cè)重AI如何解決應(yīng)用問(wèn)題。”

為了適應(yīng)這一市場(chǎng)差異，盧濤介紹：“長(zhǎng)期來(lái)講，Graphcore會(huì)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的需求，進(jìn)行產(chǎn)品的定制化。從服務(wù)角度而言，Graphcore中國(guó)目前有兩支技術(shù)團(tuán)隊(duì)——一支是以定制開(kāi)發(fā)為主要任務(wù)的工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)，另一支是以對(duì)用戶(hù)技術(shù)服務(wù)為主的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)。工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)兩方面工作，一是根據(jù)中國(guó)本地的AI應(yīng)用特點(diǎn)和需求，將AI的算法模型在IPU上實(shí)現(xiàn)落地;二是根據(jù)中國(guó)本地用戶(hù)對(duì)AI穩(wěn)定性學(xué)習(xí)框架平臺(tái)軟件的需求，進(jìn)行功能性的開(kāi)發(fā)加強(qiáng)工作。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)則是幫助客戶(hù)完成現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)支持工作。”

盧濤說(shuō)：“我們對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的期望非常高，期望中國(guó)市場(chǎng)能夠占到Graphcore全球市場(chǎng)的40%甚至50%。雖然Graphcore在中國(guó)市場(chǎng)的整體啟動(dòng)比北美要晚一年左右，但從目前進(jìn)展來(lái)看，我們發(fā)展得非常不錯(cuò)。”

另?yè)?jù)盧濤透露，Graphcore下一代7納米處理器將于今年下半年正式發(fā)布，相信新產(chǎn)品會(huì)有卓越表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： Graphcore IPU