迎戰Google,微軟押寶FPGA晶片打造全球首部人工智慧超級電腦
迎戰Google,微軟押寶FPGA晶片打造全球首部人工智慧超級電腦
2016.10.04 | 微軟

幾乎所有科技應用都不脫人工智慧的範疇,而晶片計算速度是其中的發展關鍵因素。隨著Google自製機器學習專用晶片,微軟也開始使用客製化晶片打造人工智慧電腦。或許,人工智慧戰場已經從軟體走向硬體,最底層的晶片技術將成為各網路巨頭誰能在未來勝出的關鍵起步。

微軟Project Catapult負責人Doug Burger於Ignite技術大會上展示FPGA
圖/ 截圖自微軟Ignite技術大會影片

納德拉:「這是世界上第一台人工智慧超級電腦。」

《Wired》報導指出,微軟加快人工智慧發展的秘密武器為FPGA(field-programmable gate arrays,現場可程式化閘陣列)晶片。FPGA為高效能、可重複程式設計的晶片,只要透過軟體,便能調整晶片上的元件配置。微軟執行長薩蒂亞·納德拉(Satya Nadella)於上周的Ignite技術大會上表示,「這是世界上第一台人工智慧超級電腦。」

微軟目前已將FPGA用於搜尋引擎Bing,預計不久後將驅動植基於深度神經網絡的新搜尋演算法——這套演算法是人類大腦架構的人工智慧模組。微軟指出,過去Bing需要4秒才能完成的事,現在只需23毫秒。

FPGA也會用在雲端計算服務Azure和Office 365,微軟在先前的 Ignite 大會上展示使用多個FPGA在0.1秒內翻譯30億字的維基百科,預計幾年內將用於微軟所有服務。「這替我們帶來巨大的能力和靈活性,以及經濟實惠的運作。」Project Catapult負責人、微軟硬體開發工程師Doug Burger說。

微軟Azure裝載FPGA前後速度
圖/ 截圖自微軟Ignite技術大會影片

FPGA特性:可程式化、高效能、低功耗、低成本

微軟導入FPGA的計畫來自2011年的Project Catapult,目標在於透過FPGA提升資料中心的運算效能。

過去,FPGA主要用來做傳統晶片的雛形,優勢在於具有「可編程性」,可隨快速變動的科技和商業模式調整。微軟提到,傳統CPU晶片已趕不上人工智慧的發展,而FPGA可針對不同任務客製晶片,減少晶片開發時間和成本,還能打造出較傳統CPU更快、功耗更低的晶片。

微軟指出,FPGA較傳統晶片快上好幾個數量級,使用FPGA後,Catapult硬體較伺服器中其他元件的成本少30%、功耗減少10%,資料處理能力卻快2倍;根據微軟測試,Bing演算法使用FPGA後,效能可提升40倍。

Google、亞馬遜都在自製晶片

網路公司和科技硬體公司的界限不再如過去壁壘分明。

儘管自製晶片的成本相當高,Google也開始自行設計神經網絡計算專用晶片Tensor Processing Unit(TPU)。

不過《Wired》指出,雖然Google TPU計算速度相當快,卻不如FPGA靈活,一旦神經網絡模式改變,Google就必須重新製作晶片。因此,微軟採取和Google不同的策略,希望倚靠FPGA打長期戰,儘管晶片計算速度不如Google快,卻能因應變化快速重新程式化晶片。

此外,亞馬遜也在2016年宣布,旗下Annapurna實驗室正在開發ARM架構下的處理器晶片,希望用於儲存資料、網路運作等的低功耗電腦,將販售給製造商與資料中心營運商。或許藉由自製處理器,也能吸引更多廠商使用它們的雲端服務AWS。

值得一提的是,微軟的FPGA晶片來自Altera,去年被Intel以167億美元收購,是該晶片廠史上最大筆的收購紀錄。Intel執行副總裁Diane Bryant接受《Wired》採訪時樂觀表示,到2020年,將有1/3的雲端計算公司的伺服器都包含FPGA。

資料來源:Wired、Arstechnica、PCWorld、Microsoft

關鍵字: #半導體
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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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