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端侧AI,如何化解国内算力之困?

随着本轮AI革命的到来,人们已经在应用层,看到了AI用于个性化、定制化服务的可能。

解决了算力之困后,端侧大模型将有可能*引爆本轮AI革命的盈利点。

算力和数据的天花板,决定了本轮的AI热潮究竟能走多远。

但不幸的是,对国内而言,其中的算力天花板,离“到顶”已经越来越近。

就在8月初,美签署最新行政令,禁止美国对中国计算机芯片等敏感技术进行一些新投资,重点将在限制美国资本对于中国半导体设计软件和制造硬件的投资。

此消息一出,不少人顿感:国内算力危矣!

而机警的大厂,也开始了各自未雨绸缪的准备。

《金融时报》的一篇报道称,国内包括阿里、字节在内的科技巨头,已经订购50亿美元的英伟达的A800芯片,来面对训练大语言模型需要的算力挑战。

按照此前媒体报道,目前中国企业GPU芯片持有量超过1万枚的不超过5家,拥有1万枚A100的至多1家。

那么,在愈发紧张的算力之下,中国AI的前途、命运将如何发展?

短期来看,算力之困对于业内,似乎是个无解的问题。然而,技术的发展,有时就像生物的进化,当一种技术在面临“生存挑战”时,也会由于选择压力而发生一系列的突变。

而对国内而言,这样的突变方向,也许就是分散于各个终端里的端侧大模型。

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端侧大模型,如何解算力之困?

端侧大模型的发展,对国内算力突围有着怎样的意义?这还得从目前云计算的需求说起。

当下,面对大模型高昂的算力成本,许多致力于涉足AI领域,但却算力匮乏的企业,往往都选择了租用云算力的方式,来满足训练需求。

在此背景下,昇腾AI集群这样的云服务平台也趁势而起,成为了孵化国内各个大模型的“母工厂”。

然而,即使是云计算本身,也需要大量的GPU支撑。

如果云服务商无法获取足够的GPU资源,那么它们也无法为国内AI企业提供高效、可靠的云计算服务。

而端侧AI最重要的意义,就在于分担了目前国内云计算的压力。

倘若我们将十几亿分散的智能手机,当成了一个个潜在的、拥有大量闲置算力的移动计算单元,那么部署在手机中的端侧AI,就能在这些设备闲置时间里,将这些碎片化、分布式算力利用起来,产生颇为可观的规模效应。

具体来说,联邦计算,就是这样为人熟知的分布式计算方式之一。

所谓联邦计算,简而言之,就是在数据源(例如用户设备)上进行模型的局部训练,然后将这些局部模型的参数或更新聚合到中央服务器上,形成一个“全局模型”。

相比于集中式的训练,这种分布式的方式可以更好地利用各个设备的计算能力,降低中央服务器的算力需求。

在这样的过程中,依靠终端设备(例如手机)的庞大数量规模,每个“全局模型”的训练成本,在无意中便被不断摊薄了。

因为每个“小模型”的训练只需要消耗端侧设备的计算资源,而不需要传输大量的原始数据到云端。这样,就可以节省网络带宽和云端存储空间,也可以减少云端服务器的计算压力。

更重要的是,与云端GPU这类高成本的训练方式相比,由于端侧AI芯片往往是针对特定的AI应用和算法,进行优化和定制,因此其往往有着相对更明确的“回血”途径。

例如,前段时间,爆火的妙鸭相机,大家应该都听说了。在其最受追捧的初期,成千上万的用户涌进应用中,高峰期一度有4000-5000人排队,需要等待10多个小时才能出片。

之后,是阿里云进行了紧急扩容,才勉强应对了这暴涨数百倍的算力需求。

但倘若用户不用在云端等待,而是直接在本地,或者通过端云协同的方式,就能实现这样的生成效果呢?

一种可能的方式,是先在端侧生成低分辨率的图片,之后再上传到云端,用较少的资源对图片进行清晰化处理。

如此一来,既降低了云端算力的负担,又在一定程度上保障了生成的质量、效率。

在当下的AI应用开发中,开发者不仅需要支付云端大模型API接口的成本,还得自己租用服务器,保证密钥安全。

如果是文字生成类AI,文字量大的话,相应的token也是一笔不小的开支。

而随着算力门槛的降低,众多AI应用的开发者,将不再被云端算力的成本所缚,而只需调用端侧大模型提供的开放API,就可以快速开发各类AI应用。

在此基础上,一个开放的、多样化的AI应用生态,就随着端侧大模型的普及,而应运而生了。

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以“偏”补“全”的端侧芯片

AI应用井喷的时代似乎近在眼前,但要想让每台手机都标配一个大模型,前面还有道难以回避的门槛——硬件基础。

由于芯片架构不同,在端侧部署时,往往需要对模型网络结构进行一通修改才能勉强“上车”。

具体来说,目前GPT这类主流AI所使用的Transformer架构,往往部署于云端服务器。

这是因为GPU对于MHA结构(Transformer中的多头注意力机制)计算支持更友好。而端侧AI的芯片,则主要侧重于CNN(卷积神经网络)的结构。

如果将前者强行转移到端侧,带来的一个明显问题,就是模型精度下降。

那么有没有什么办法,能让大模型在进行端侧化改造的同时,仍能保证其精度呢?

爱芯元智推出的端侧芯片AX650N,似乎提供了一个可能的路线。

AX650N芯片拥有自研混合精度NPU和爱芯智眸AI-ISP两大核心技术,其对Transformer结构的网络进行了专门的优化,在其NPU中增加了专门用于自注意力计算的单元,可以大幅提升Transformer网络的运行速度和准确率。

凭借着这类针对端侧的优化技术,AX650N已经做到了在端侧部署原版Swin Transformer只需要5分钟,而跑起私有模型,只要1个小时就能搞定。

但尽管如此,受限于架构和内存,这样的优化,仅仅只是针对视觉大模型方向而言的,因为从硬件算力上来说,端侧AI芯片,始终难以做到GPU芯片那样“面面俱到”的通用性、兼容性。

既然如此,国内的大模型之困,是否就指望不上它了?

其实不然,从量的角度来讲,边缘侧、端侧的需求一定比云侧更大,毕竟边缘侧、端侧设备会更多。

而在这众多的需求中,只要使用了大模型的终端(如手机、智能音箱),能做到两点,那么国内大模型在应用层,就有盘活的可能。

其中*点,就是够降低人们获取信息、知识的成本。

倘若以后人们打开手机或者其他终端,就能获得一个诸如私人医生和律师、厨师的AI助理,能为我们提供成本低廉、快速的咨询服务,那么人们就会对其产生依赖。

因为从行为学上来说,人总归是有惰性的。

虽然目前的某些律所,也能为人们提供免费的咨询服务,但这其中却包含了无形的时间成本、沟通成本。

正如互联网出现后,虽然人们仍能通过纸制地图进行导航,但大部分人却再也离不开手机上的定位功能一样。

从某种程度上说,压缩了各种知识、智能的端侧模型,将会重复这一过程。

第二点,则是个性化功能的普及。

在“前AI时代”,个性化定制的大规模推广,是一件不可想象的事。

在没有AI技术支持的情况下,实现个性化定制通常需要大量的人力和时间投入。为每个用户提供个性化的产品或服务,往往需要大量的人工处理。

然而,随着本轮AI革命的到来,人们已经在应用层,看到了AI用于个性化、定制化服务的可能。

例如character.Ai一类的应用,支持用户根据自己的需求、偏好,量身定制一个“AI伴侣”。

试想一下,倘若这样的定制化服务进入到了端侧,端侧大模型就能不断收集用户数据,再进行反馈、训练,并最终打造出一个*的、贴身的AI助手。

而这样量身定制的体验,显然比大规模的标准化服务,更具吸引力。

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总结

尽管在模型规模、性能等方面,端侧大模型目前还远无法与云端大模型相比,但分布式的算力格局,以及庞大的规模效应,都将大大降低目前国内云端算力的负担。

而在算力成本降低之后,大量基于API接口的AI应用,也得以通过一个个部署在本地的端侧大模型不断涌现。

在应用大爆发的背景下,一些捕捉到先机的应用,就会基于端侧大模型实时响应、个性化定制的功能,引爆本轮AI革命真正的盈利点。

而这,正是无数人在这股AI浪潮中苦苦追寻的。

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