AI的快速發(fā)展直接促進(jìn)了CPU和GPU的發(fā)展，而AI應(yīng)用專門的處理器是IPU，IPU將基于自身優(yōu)勢為世界的智能化進(jìn)程增添不竭動力。

一、英偉達(dá)專注的GPU優(yōu)勢逐漸縮小

從專注圖像渲染崛起的英偉達(dá)的GPU，走的也是相當(dāng)于ASIC的技術(shù)路線，但隨著游戲、視頻渲染以及AI加速需要的出現(xiàn)，英偉達(dá)的GPU也在向著GPGPU的方向演進(jìn)。

當(dāng)硬件更多的需要與軟件生態(tài)掛鉤時(shí)，市場大多數(shù)參與者便會倒下。在競爭清理過后，GPU形成了如今的雙寡頭市場，并且步入相當(dāng)成熟的階段。

ASIC本身的成本、靈活性缺失，以及應(yīng)用范圍很窄的特點(diǎn)，都導(dǎo)致它無法采用最先進(jìn)制程： 即便它們具備性能和能效優(yōu)勢，一旦無法采用最先進(jìn)制程，則這一優(yōu)勢也將不再明顯。

為保持其在GPU領(lǐng)域的寡頭地位，使得英偉達(dá)必須一直保持先進(jìn)的制程工藝，保持其通用性，但是要犧牲一定的效能優(yōu)勢。

相比于來自類GPU的競爭，英偉達(dá)不應(yīng)該忽視Graphcore的IPU，特別是Graphcore一直都在強(qiáng)調(diào)其是為AI而生，面向的應(yīng)用也是CPU、GPU不那么擅長的AI應(yīng)用。

二、利用AI計(jì)算打側(cè)面競爭戰(zhàn)

不管CPU還是GPU都無法從根本上解決AI問題，因?yàn)锳I是一個面向計(jì)算圖的任務(wù)、與CPU的標(biāo)量計(jì)算和GPU的矢量計(jì)算區(qū)別很大。

而另一邊的IPU，則為AI計(jì)算提供了全新的技術(shù)架構(gòu)，同時(shí)將訓(xùn)練和推理合二為一，兼具處理二者工作的能力。

作為標(biāo)準(zhǔn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理芯片，IPU可以支持多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，因其具備數(shù)以千計(jì)到數(shù)百萬計(jì)的頂點(diǎn)數(shù)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過GPU的頂點(diǎn)規(guī)模，可以進(jìn)行更高潛力的并行計(jì)算工作。

計(jì)算加上數(shù)據(jù)的突破可以讓IPU在原生稀疏計(jì)算中展現(xiàn)出領(lǐng)先IPU 10-50倍的性能優(yōu)勢，到了數(shù)據(jù)稀疏以及動態(tài)稀疏時(shí)，IPU就有了比GPU越來越顯著的優(yōu)勢。

此外，如果是在IPU更擅長的分組卷積內(nèi)核中，組維度越少，IPU的性能優(yōu)勢越明顯，總體而言，有4-100倍的吞吐量提升。

在5G網(wǎng)絡(luò)切片和資源管理中需要用到的強(qiáng)化學(xué)習(xí)，用IPU訓(xùn)練吞吐量也能夠提升最多13倍。

三、兩種芯片勢能英偉達(dá)與Graphcore的較量

Graphcore成立于2016年，是一家專注于機(jī)器智能、同時(shí)也代表著全新計(jì)算負(fù)載的芯片制造公司，其包括IPU在內(nèi)的產(chǎn)品研發(fā)擅長大規(guī)模并行計(jì)算、稀疏的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、低精度計(jì)算、數(shù)據(jù)參數(shù)復(fù)用以及靜態(tài)圖結(jié)構(gòu)。

英偉達(dá)的潛在競爭對手Graphcore的第二代IPU在多個主流模型上的表現(xiàn)優(yōu)于A100 GPU，兩者將在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心正面競爭。

未來，IPU可能在一些新興的AI應(yīng)用中展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。

第二代IPU相比第一代IPU有兩倍峰值算力的提升，在典型的CV還有NLP的模型中，第二代IPU相比第一代IPU則展現(xiàn)出了平均8倍的性能提升。

如果對比英偉達(dá)基于8個最新A100 GPU的DGX-A100，Graphcore 8個M2000組成的系統(tǒng)的FP32算力是DGX-A100的12倍，AI計(jì)算是3倍，AI存儲是10倍。

四、AI計(jì)算未來有三種計(jì)算平臺

第一種平臺是CPU，它還會持續(xù)存在，因?yàn)橐恍I(yè)務(wù)在CPU上的表現(xiàn)依然不錯;

第二種平臺是GPU，它還會持續(xù)發(fā)展，會有適合GPU的應(yīng)用場景。

第三種平臺是就是Graphcore的IPU。

IPU旨在幫助創(chuàng)新者在AI應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)新的突破，幫助用戶應(yīng)對當(dāng)前在CPU、GPU上表現(xiàn)不太好的任務(wù)或者阻礙大家創(chuàng)新的場景?！北R濤副總指出。

目前GPU在全球已是大規(guī)模的商用部署，其次是Google的TPU通過內(nèi)部應(yīng)用及TensorFlow的生態(tài)占第二大規(guī)模，IPU處于第三，是量產(chǎn)的、部署的平臺。

與此同時(shí)，Graphcore也在中國積極組建其創(chuàng)新社區(qū)。Graphcore已在微信、知乎、微博和GitHub開通了官方頻道，旨在與開發(fā)者、創(chuàng)新者、研究者更好地交流和互動。

關(guān)于未來的AI計(jì)算領(lǐng)域，未來會是 “CPU、GPU、IPU并行” 的時(shí)代，GPU或部分CPU專注于業(yè)務(wù)場景的實(shí)現(xiàn)和落地，而IPU專為AI創(chuàng)新者帶來更多突破。

五、構(gòu)建生態(tài)鏈條IPU仍在路上

IPU想要在AI計(jì)算中擁有挑戰(zhàn)GPU地位的資格，除了在性能和價(jià)格上面證明自己的優(yōu)勢之外，還需要在為機(jī)器學(xué)習(xí)框架提供的軟件棧上提供更多選擇，獲得主流AI算法廠商的支持。

在標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)、操作系統(tǒng)上也需要有廣泛的支持，對于開發(fā)者有更方便的開發(fā)工具和社區(qū)內(nèi)容的支持，才能從實(shí)際應(yīng)用中壯大IPU的開發(fā)生態(tài)。

一個AI芯片從產(chǎn)出到大規(guī)模應(yīng)用必須要經(jīng)過一系列的中間環(huán)節(jié)，包括像上面提到的支持主流算法框架的軟件庫、工具鏈、用戶生態(tài)等等，打通這樣一條鏈條都會面臨一個巨大挑戰(zhàn)。

目前申請使用Graphcore IPU開發(fā)者云的主要是商業(yè)用戶和高校，個人研究者比較少。IPU開發(fā)者云支持當(dāng)前一些最先進(jìn)和最復(fù)雜的AI算法模型的訓(xùn)練和推理。

和本世紀(jì)初的GPU市場一樣，在AI芯片市場步入弱編程階段，如今百家爭鳴的局面預(yù)計(jì)也將很快結(jié)束，市場在一輪廝殺后會剩下為數(shù)不多的參與者做最終對決。

現(xiàn)在要看的是在發(fā)展初期的逐一擊破階段，Graphcore是否真有定義并主控第三類芯片的魄力了。

不過從創(chuàng)新的架構(gòu)到芯片再到成為革命性的產(chǎn)品，Graphcore從芯片到落地之間的距離，需要易用的軟件和豐富的工具來支持，特別是對軟件生態(tài)依賴程度比較到的云端芯片市場。

IPU不是GPU，既是挑戰(zhàn)也是機(jī)會。IPU不是GPU的替代品或者類似品，所以不能拿GPU的邏輯來套用IPU的邏輯。

近兩年，基于AI 芯片研發(fā)的各種產(chǎn)品的井噴，預(yù)計(jì)未來IPU在各類AI應(yīng)用中將具有更大的優(yōu)勢。