【51CTO.com原創(chuàng)稿件】這是一家人工智能創(chuàng)業(yè)公司，成立之日尚短，剛完成A輪融資。

　　創(chuàng)始團隊中有三位分別來自美國東北大學(xué)、北卡羅來納州立大學(xué)及威廉瑪麗學(xué)院的本領(lǐng)域知名教授。

　　它聚焦于端側(cè)AI的實現(xiàn)，致力于在不額外增加人工智能專用硬件的情況下，讓現(xiàn)有處理器能實時地處理人工智能應(yīng)用。

　　它就是CoCoPIE——在一條少有人走的路上摸索前行的AI領(lǐng)域新星。

　　這家名字有點可愛的AI技術(shù)公司在近日迎來了其新任負責(zé)人李曉峰博士。李曉峰曾擔(dān)任OPPO軟件首席架構(gòu)師、華為技術(shù)副總裁、華米美國分公司總經(jīng)理兼技術(shù)副總裁，擁有豐富的技術(shù)研發(fā)和管理經(jīng)驗。對于終端設(shè)備的智能化趨勢，他有何見解？AI創(chuàng)業(yè)公司眾多，他為何選擇掌舵CoCoPIE？結(jié)合CoCoPIE的技術(shù)和應(yīng)用前景，他如何規(guī)劃公司的當(dāng)下和未來？就這些問題，李曉峰接受了51cto記者的專訪。

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　　挑戰(zhàn)：如何在終端設(shè)備上實現(xiàn)AI應(yīng)用實時化

　　隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，人工智能在終端設(shè)備上的應(yīng)用并不少見，大眾對于人臉識別、視頻監(jiān)控、工業(yè)質(zhì)檢、遠程維護等場景也算得上耳熟能詳。但受限于終端設(shè)備的算力、功耗、內(nèi)存等因素，終端設(shè)備的智能化之路依舊荊棘叢生。

　　李曉峰指出：AI算法目前的主要技術(shù)是基于深度學(xué)習(xí)的，這就意味著，一般而言，比較大的模型才有可能獲得較好的準(zhǔn)確度。但模型大了之后就必然導(dǎo)致對算力的較高要求，而這一點在當(dāng)前的終端設(shè)備上卻很難被滿足。

　　當(dāng)前AI在主流終端硬件上的實現(xiàn)方式是，設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端進行運算處理，處理完畢后再發(fā)回至設(shè)備。這種方法固然是解決了算力問題，但一來服務(wù)器成本和帶寬成本較高，二來應(yīng)用體驗會有時延。因此，如何實現(xiàn)AI運算本地化就成為了技術(shù)突破的焦點。

　　李曉峰介紹：面對這一問題，業(yè)界常用的解決方法有兩種，一是研發(fā)AI專用芯片或定制ASIC芯片；二是對模型進行大幅度壓縮，降低對算力的要求。但就目前來說，這兩種方法都存在明顯不足。專用芯片固然能針對性解決算力問題，但成本高、研發(fā)周期長、通用性弱、風(fēng)險性高，另一方面，模型壓縮往往以準(zhǔn)確度的下降為代價，也許能解一時之急，但終究很難在精準(zhǔn)度和效率間取得平衡。

　　要推廣普及終端設(shè)備智能化，就必須解決這一困境。當(dāng)CoCoPIE團隊洞悉這一點時，他們敏銳覺察到：機會來了。他們并未拘囿于現(xiàn)有的解決方案，而是從第一性原理出發(fā)，分析AI任務(wù)的算力要求的本質(zhì)，選擇了一條少有人走的路進行探索。

　　選擇：CoCoPIE的另辟蹊徑

　　為什么AI任務(wù)在現(xiàn)有硬件上表現(xiàn)不好？李曉峰總結(jié)主因有二：“一方面是現(xiàn)有的AI計算中有很多冗余計算，另一方面現(xiàn)有的運行引擎沒能充分發(fā)揮芯片的潛力?！?/p>

　　通俗來說，專用芯片之所以更適合AI任務(wù)，是因為具有大量的矢量計算單元，能夠適合大規(guī)模并行計算的需求。但事實上，當(dāng)前主流芯片也基本都有了矢量計算單元。CoCoPIE團隊認(rèn)為，在深度學(xué)習(xí)模型本地化運算的過程中，CPU、GPU、DSP等主流硬件尚有很大潛力沒有被開發(fā)。相比于AI專用芯片，這些通用芯片固然能力要弱一些，但執(zhí)行當(dāng)前的AI任務(wù)也基本夠用。

　　如何充分發(fā)揮這些通用芯片的潛力？李曉峰解釋道，前提是必須有“優(yōu)異的編譯器”，通過精巧的設(shè)計將AI任務(wù)轉(zhuǎn)換為合適的矢量計算，同時控制好總體的計算量。基于這一認(rèn)識，CoCoPIE設(shè)計了一種人工智能模型的壓縮-編譯協(xié)同方案，能夠使得以往無法運行在終端設(shè)備上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得以在終端上運行，進而在現(xiàn)有的終端設(shè)備硬件條件下，實現(xiàn)端側(cè)智能的高效實時化。此外，這種軟件協(xié)同模型亦可有效加速各種新生代AI硬件。

　　李曉峰認(rèn)為，CoCoPIE的技術(shù)路線在端側(cè)AI領(lǐng)域有巨大的成長空間。早在CoCoPIE成立之前他就與創(chuàng)始團隊認(rèn)識并參與過初期討論，后續(xù)也在持續(xù)關(guān)注其進展。李曉峰選擇在CoCoPIE的發(fā)展關(guān)鍵期加入，對雙方來說都是恰逢其會。

　　對李曉峰來說，他高度認(rèn)可CoCoPIE的技術(shù)實力，相信其能在端側(cè)AI大有可為。他提到：端側(cè)AI的潛在市場是萬億美元規(guī)模。能有機會在這樣的發(fā)展風(fēng)口參與其中，通過自身努力改變?nèi)藗兊纳?，是幸事也是樂事?/p>

　　對CoCoPIE來說，李曉峰之前的工作經(jīng)歷和團隊管理經(jīng)驗會為公司帶來關(guān)鍵的助益。無論是在英特爾、華米、華為還是OPPO，圍繞端側(cè)設(shè)備展開的一系列工作都讓他深刻體察到——端側(cè)計算的重要性在不斷擴展，端側(cè)用戶價值在不斷提升。

　　在英特爾時，李曉峰曾帶領(lǐng)團隊負責(zé)Android系統(tǒng)在英特爾移動平臺上的性能、功耗和流暢性，并開發(fā)了業(yè)界第一個Android評測套件；在華米時曾領(lǐng)導(dǎo)團隊進行健康手環(huán)產(chǎn)品的軟件和算法研發(fā)；在擔(dān)任華為技術(shù)副總裁時，曾帶領(lǐng)團隊研發(fā)應(yīng)用于移動設(shè)備的智能感知算法；在OPPO時，曾發(fā)明基于感知觸發(fā)的新型應(yīng)用技術(shù)……這些經(jīng)歷讓他對端側(cè)AI的技術(shù)發(fā)展和市場需求擁有深刻的理解，對于端側(cè)設(shè)備智能化的發(fā)展趨勢和構(gòu)建方式有深層的洞見，也讓他對于掌舵CoCoPIE更有信心。

　　內(nèi)核：在“協(xié)同設(shè)計”中走出的第三種可能

　　對一家技術(shù)公司來說，如果說掌舵者代表劍之所指、心之所向，那么核心技術(shù)永遠是筑基之石、立身之本。在業(yè)界普遍認(rèn)為硬件是限制當(dāng)前終端設(shè)備進行實時推理的主要因素，故而針對芯片的競爭趨向白熱化的當(dāng)口，CoCoPIE的另辟蹊徑反而提供了一種的新的可能和想象空間。

　　CoCoPIE，即Compression-Compilation co-design for Performance, Intelligence, and Efficiency，意為一種高性能、高智能和高效率的壓縮-編譯協(xié)同設(shè)計方式。從這個名字我們可以直觀地看到CoCoPIE的技術(shù)核心和優(yōu)勢所在。

　　李曉峰對此做了進一步說明：壓縮和編譯是在硬件上擬合深度學(xué)習(xí)模型以實現(xiàn)高效執(zhí)行的兩個關(guān)鍵步驟。CoCoPIE技術(shù)的核心在于二者的“協(xié)同設(shè)計”，這是CoCoPIE的首創(chuàng)技術(shù)。這個技術(shù)的關(guān)鍵在于，在設(shè)計壓縮的時候考慮編譯器及硬件的偏好從而選擇壓縮的方式，在設(shè)計編譯器的時候利用壓縮模型的特點來設(shè)計相應(yīng)的編譯優(yōu)化方法。

　　要做到這一點，尋找合適的模型壓縮方式是關(guān)鍵。模型壓縮需要在不影響模型準(zhǔn)確度的前提下，減少模型的參數(shù)（權(quán)重）數(shù)量，從而降低模型本身訓(xùn)練及推理復(fù)雜度。

　　以往權(quán)重剪枝主要有兩種方式：針對任意權(quán)重的非結(jié)構(gòu)化剪枝和針對過濾器或通道的結(jié)構(gòu)化剪枝。非結(jié)構(gòu)化剪枝能夠優(yōu)化任意權(quán)重，保證了準(zhǔn)確率，但是由于剪枝不規(guī)則，對硬件優(yōu)化不友好，不利于實現(xiàn)并行運算，計算能耗也會因此升高。結(jié)構(gòu)化剪枝對所有通道和過濾器都做統(tǒng)一剪枝，由于剪枝方式規(guī)則，有利于硬件加速，但隨之而來的是準(zhǔn)確率的降低。

　　兩者各有利弊，綜合權(quán)衡下，CoCoPIE開創(chuàng)性提出了第三種方案——一種基于模式（pattern）的權(quán)重剪枝方法。

　　李曉峰解釋，這種方法的基本思想是，針對不同的運行環(huán)境及模型特性，找到其特定的模式，對過濾器可以選取不同的模式進行剪枝。這種壓縮方式本質(zhì)上是一種“細粒度的結(jié)構(gòu)化剪枝”，可以保證在有效減少計算量的前提下依然保證準(zhǔn)確率不變。同時，編譯器可以基于該模式對過濾器進行重新排列及代碼生成，有利于最大化地實現(xiàn)計算并行化和內(nèi)存優(yōu)化。這樣將壓縮和編譯完美地結(jié)合起來，實現(xiàn)了準(zhǔn)確率和高效率的二者兼得。

　　對應(yīng)壓縮和編譯兩個步驟，CoCoPIE設(shè)計了兩個組件：CoCo-Gen和CoCo-Tune。CoCo-Gen通過將基于模式的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）剪枝與基于模式的代碼生成相協(xié)同，生成高效的 DNN 執(zhí)行代碼；CoCo-Tune則基于軟件工程中可組構(gòu)性的概念，將整個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)做很多的組件模塊的結(jié)合，其中每個模塊由一系列CNN層組成。CoCo-Tune對這些可復(fù)用的訓(xùn)練模塊進行預(yù)訓(xùn)練并將結(jié)果用于之后的網(wǎng)絡(luò)，從而顯著縮短DNN模型壓縮及訓(xùn)練的過程。

　　CoCoPIE帶來的性能提升是非?？捎^的，它的加持不僅可以使很多曾經(jīng)無法在端側(cè)通用芯片上運行的模型得以高效運行，而且效率表現(xiàn)也遠優(yōu)于專用芯片。在對照實驗中:

　　同樣是VGG-16神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用通用芯片和谷歌TPU-V2作比，使用CoCoPIE后在移動設(shè)備Samsung Galaxy S10上比在TPU-V2上能效提高了近18倍；

　　同樣是Samsung Galaxy S10平臺，運行行為識別的C3D和S3D兩個任務(wù)，CoCoPIE的速度比Pytorch分別提高了17倍和22倍；

　　另外，對功耗測試的結(jié)果顯示，CoCoPIE與TVM相比，執(zhí)行時間縮短了9倍以上，功率卻僅多消耗了不到10%。

　　產(chǎn)品：拓展智能泛在化的空間

　　對一家人工智能創(chuàng)業(yè)公司來說，要尋求發(fā)展，除了在技術(shù)上不斷精進外，建立完善的產(chǎn)品和服務(wù)體系也是重中之重。對此，李曉峰已經(jīng)有了清晰的概念。

　　在他看來，公司當(dāng)前的發(fā)展重點是建立高技術(shù)壁壘的可以放量的產(chǎn)品體系，真正把領(lǐng)先的技術(shù)轉(zhuǎn)化為可以直接服務(wù)于大規(guī)?？蛻粜枨蟮漠a(chǎn)品體系。同時要把團隊建設(shè)、產(chǎn)品戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)戰(zhàn)略這些公司發(fā)展的核心閉環(huán)打造堅實，與合作生態(tài)形成良性互動，這樣就可以把雪球滾動起來，不斷積累，加速成長。

　　在創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化方面，李曉峰強調(diào)，他更側(cè)重的是智能技術(shù)的泛在化（ubiquitous）。這里的“泛在化”更多意指無處不在的，而不是單單的普適化、大眾化。

　　他認(rèn)為，過去在設(shè)備里植入芯片能跑一個或一些應(yīng)用，就被認(rèn)為是智能設(shè)備（Smart Devices）。但實際上這里的“智能”實現(xiàn)要依賴云端、依賴網(wǎng)絡(luò)，一旦這些外部條件出現(xiàn)變化或故障，均有可能帶來不可預(yù)計的損失。何況很多業(yè)務(wù)本身對于隱私安全、運行安全都有要求，這些不可控因素會使人不敢將業(yè)務(wù)部署在端側(cè)。這種狀況在很大程度上也限制了端側(cè)AI的發(fā)展。

　　因此要真正推動Smart Devices（智能設(shè)備）向Intelligent Devices（智慧設(shè)備）演進，必須拓展其發(fā)展空間，使AI真正無處不在，讓端側(cè)智能在本地真正實現(xiàn)，而不是受限于外因。CoCoPIE目前在做的就是加速這一進程。CoCoPIE的技術(shù)實質(zhì)是讓AI任務(wù)在芯片平臺上實現(xiàn)高效執(zhí)行，也就是起到連接AI任務(wù)和硬件平臺的作用，這個環(huán)節(jié)為端側(cè)AI的本地實時化提供了路徑，重塑了Intelligent Devices的想象空間。

　　李曉峰介紹，目前CoCoPIE的技術(shù)已經(jīng)擁有了比較多樣的落地場景。具體來看可以分為三類：AI應(yīng)用的優(yōu)化執(zhí)行，比如助力實現(xiàn)實時的視頻增強；智能設(shè)備AI賦能，比如攝像頭的活動檢測；芯片平臺的一體化設(shè)計，比如為芯片平臺設(shè)計和集成AI運行棧。

　　基于這些場景，CoCoPIE可以為用戶提供三類服務(wù)：其一，通過供完整的工具鏈和SDK來賦能客戶；其二，通過云側(cè)SaaS提供大規(guī)模的自動化AI模型優(yōu)化服務(wù)；其三，深入合作提供定制化服務(wù)。

　　目前CoCoPIE的合作客戶有騰訊、滴滴、美國交通部、高知特（Cognizant）等等，涵蓋了互聯(lián)網(wǎng)廠商、移動設(shè)備制造商、芯片平臺提供商等多個領(lǐng)域。

　　遠方不遠：萬物智能互聯(lián)，想象無遠弗屆

　　無論是個人還是企業(yè)的發(fā)展都離不開時代。我們正身處一個怎樣的時代？

　　5G發(fā)展如火如荼，物聯(lián)網(wǎng)也在多年沉寂后走到了聚光燈下，萬物互聯(lián)開始成為時代的技術(shù)夢想。無數(shù)的終端設(shè)備猶如繁星，在這個夢想中明滅起伏，不可輕忽。CoCoPIE窺見了其中光景，于是在這個玩家眾多的賽道欣然入局。

　　李曉峰說：“設(shè)備是為人服務(wù)的，是人的能力的延伸?！?/p>

　　在他看來，端側(cè)設(shè)備是人與數(shù)字世界進行交互的載體，端側(cè)能力的發(fā)展趨勢就是讓人可以自由地在物理世界和數(shù)字世界之間進出。未來，越來越多的端側(cè)設(shè)備一定會協(xié)同起來，讓這個進出的過程更加流暢、自然、無感。

　　要達成這一目的，必須滿足兩方面的要求：一方面，端側(cè)必須能夠理解人，清楚人的意圖和環(huán)境，才能定位優(yōu)質(zhì)服務(wù)，做好數(shù)字世界的入口；另一方面，端側(cè)必須能夠給人以愉悅真實的體驗，才能輸出優(yōu)質(zhì)服務(wù)，做好數(shù)字世界的出口。這兩者都需要端側(cè)設(shè)備更加“聰明”，既能知道人的需要，又能滿足人的需要，做到“交互智慧化、體驗真實化”。發(fā)展端側(cè)AI的重要性就在于此，CoCoPIE也正是為此而生，長路漫漫，它亦期待著更多同行者，相攜數(shù)程，得見未來。

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