視點(diǎn) 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
萬物互聯(lián)時代如期而至，據(jù)艾瑞咨詢測算，2025年將有超過150億物端設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）正在、還將繼續(xù)深入地影響我們的日常生活。
經(jīng)過多年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)觸及到了瓶頸。過去，以供應(yīng)鏈驅(qū)動的第一代功能型物聯(lián)網(wǎng)時代行將結(jié)束，未來，以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動的智慧型物聯(lián)網(wǎng)時代即將開啟。
目前物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)存在怎樣的問題和挑戰(zhàn)？互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)又有什么成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒？基于這些思考，中科院計(jì)算所及產(chǎn)業(yè)化公司中科物棲已經(jīng)在核心芯片、操作系統(tǒng)、開源生態(tài)等方面開展了創(chuàng)新工作。
圍繞人機(jī)物互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、底層技術(shù)及“芯片+OS”范式等內(nèi)容中科物棲創(chuàng)始人兼CEO張磊博士在「量子位·視點(diǎn)」直播中分享了他的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn)。
以下根據(jù)分享內(nèi)容進(jìn)行整理（未經(jīng)本人審閱，如有不嚴(yán)謹(jǐn)之處，敬請理解）：
中科院計(jì)算所與“海云計(jì)算”
中科物棲是中科院計(jì)算所孵化的企業(yè)。
中科院計(jì)算所是在中國計(jì)算機(jī)的事業(yè)的發(fā)展過程中有著就舉足輕重的地位，它是中國計(jì)算機(jī)事業(yè)的搖籃，之前是服務(wù)于很多國家的大戰(zhàn)略，像制造兩彈一星使用的計(jì)算機(jī)都是當(dāng)時計(jì)算所造出來的，計(jì)算所還研制成功了我國第一臺通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，并形成了我國高性能計(jì)算機(jī)的研發(fā)基地，我國首枚通用CPU芯片也誕生在這里。而后計(jì)算所進(jìn)入了信息技術(shù)服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場。
中科院計(jì)算所誕生了很多的應(yīng)該是這個行業(yè)里比較知名的企業(yè)，這些也都是我們的兄弟企業(yè)，像聯(lián)想、曙光、龍芯，還有寒武紀(jì)等等都是計(jì)算所的孵化的企業(yè)。
那么中科物棲也是在整個計(jì)算所主線的業(yè)務(wù)上孵化的企業(yè)，這是工作大的來源或者背景。中科院于2012年啟動信息技術(shù)先導(dǎo)專項(xiàng)，“海計(jì)算”戰(zhàn)略開始實(shí)施，這是中科院在下一代信息基礎(chǔ)設(shè)施IT3.0研發(fā)方面的重大布局。
當(dāng)時我們瞄準(zhǔn)的是未來10年的信息基礎(chǔ)設(shè)施以及相關(guān)挑戰(zhàn)。當(dāng)時我們判斷，十年后，可能會有數(shù)百億這樣的智能終端設(shè)備，需要接入我們的互聯(lián)網(wǎng)或者說整個信息空間里來。如果有這么大量的智能終端接到我們的信息空間，會對我們當(dāng)時的所謂的云計(jì)算帶來比較大的挑戰(zhàn)。
所以當(dāng)時中科院就說我們要做所謂的“海計(jì)算”。
什么叫“海計(jì)算”？它大概意思就是說我們不能把所有的數(shù)據(jù)都送到云上去，要在端上做一個預(yù)處理或者做一個過濾，就是好比我們地球上最廣袤的是海洋，那么海洋的水蒸發(fā)到天上就變成了云，所以海計(jì)算跟云計(jì)算大概是這樣一個對比。所以“海計(jì)算”和后來我們所謂的“邊緣計(jì)算”這些概念是類似的，這是我們中科院在早在10年前對整個端側(cè)的概念的主張。
“端”+“網(wǎng)”之變：傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)重“網(wǎng)”輕“端”遇行業(yè)瓶頸
我們做底層的計(jì)算，到底是做什么呢？技術(shù)底層的部分，包括芯片、系統(tǒng)、平臺等，主要是為了做一件事，那就是建造一個信息生態(tài)。信息生態(tài)包括兩部分:端（“流量”）+網(wǎng)（“道路”）。
打個比方，比如說咱們這個城市其實(shí)就是一個生態(tài)，這個城市里面有很多人又修了很多的路，這個路其實(shí)就相當(dāng)于咱們信息生態(tài)里的網(wǎng)，因?yàn)樗怯脕碜鰜碜鰝鬏斪鐾ㄓ崳鰪囊粋€地方運(yùn)到另外一個地方的數(shù)據(jù)搬運(yùn)，不同的地方就是端；路修好了以后上面的跑車，這個車就是流量。一個生態(tài)它看起來是不是繁榮，首先都得有這個路，有了路以后，如果你沒有流量的話，生態(tài)看起來是比較蕭條的。所以既得有路又得有車，整個生態(tài)看起來才是比較繁榮的。
端、網(wǎng)、流量其實(shí)就構(gòu)成了一個生態(tài)。按照信息生態(tài)發(fā)展階段，我們先后經(jīng)歷了PC互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)兩個階段，未來將會進(jìn)入人機(jī)物互聯(lián)網(wǎng)。
PC互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)以我們的個人電腦為代表，在那個時代，所謂的網(wǎng)或者就是修的路用的是以太網(wǎng)，就是大家都知道拿個網(wǎng)線插到電腦后面去用那東西，那是他當(dāng)時的通訊的技術(shù)；有了網(wǎng)以后能跑這些數(shù)據(jù)了，但是生態(tài)還需要有一個端，這個端最重要的在PC時代就是我們的個人電腦，有了端有了網(wǎng)以后，電腦上就產(chǎn)生了大量的流量，比如電腦上有大量的第三方的應(yīng)用，像office、瀏覽器、播放器、游戲等等，這些應(yīng)用其實(shí)就是跑在端和網(wǎng)上的流量。
到了移動計(jì)算時代也是一樣。我們的這個路越修越寬，變成了3G、4G，承載流量是智能手機(jī)。智能手機(jī)上面也有大量的第三方的軟件，比如大家都很熟悉的微信、美團(tuán)、抖音等等，其實(shí)就是在消耗或者利用我們3G和4G的流量，讓整個生態(tài)看起來非常繁榮。
那么下一個大的生態(tài)，就是人機(jī)物互聯(lián)網(wǎng)——萬物互聯(lián)了，未來會有更多的智能終端要接入到我們這個平臺里來。我們的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升了，帶寬越修越寬，延遲越來越短，進(jìn)入了5g時代，那么現(xiàn)在這個端是什么？以及未來它在上面能形成什么樣的生態(tài)？這是一個未知數(shù)。
所以我們的做法就是希望給萬物互聯(lián)提供這樣最基礎(chǔ)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，然后讓萬物互聯(lián)的生態(tài)變得非常繁榮。
所謂的IoT在過去10年這個概念已經(jīng)提出了很久，但是它發(fā)展得并不好，就像我們今天的題目一樣：物聯(lián)網(wǎng)遇到了很多的問題。在我們看來，其中很重要的原因就是大家更重視連接而輕視了端，這就是只修路，但是上面沒有流量的問題。
物聯(lián)網(wǎng)IoT，Internet of Things，是由兩部分組成，一部分是Internet，即連接部分，一部分是things，即物端。在過去的10年，我們發(fā)現(xiàn)IoT其實(shí)重點(diǎn)發(fā)展的是“I”的部分即連接部分，所以我們很多像NB-IoT像5G這些通訊技術(shù)得到長足發(fā)展，但是它的端側(cè)相對還是比較弱，端側(cè)的基礎(chǔ)技術(shù)還停留在非常古老的嵌入式開發(fā)的水平，還沒有完全進(jìn)入到我們這種互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展模式。所以，重連接而輕端，就會導(dǎo)致我們整個物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展遇到了很多的我們覺得瓶頸或者是困局。
傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展困局
傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展遇到的三個難題，分別是規(guī)?；y題，創(chuàng)新難題，互聯(lián)互通難題。
什么是規(guī)?；y題？我們把物聯(lián)網(wǎng)這一難題叫做“昆蟲綱”悖論。昆蟲綱是世界上種類最多的一個綱，但是你會看每一個細(xì)分的昆蟲的數(shù)量又非常少。類比到物聯(lián)網(wǎng)意思就是，大家都說未來有數(shù)百億的這種智能設(shè)備或智能終端，但是當(dāng)你仔細(xì)看某一個終端或者看一個細(xì)分的端的時候，你會發(fā)現(xiàn)這個端的數(shù)量有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PC或者手機(jī)數(shù)量。
硬件或者產(chǎn)品形態(tài)存在高度的碎片化。碎片化就表示種類多，生態(tài)很繁榮，但是對于我們信息產(chǎn)業(yè)，或者對于我們做這些基礎(chǔ)設(shè)施的人來講，是一個比較大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樽鲂畔⒒A(chǔ)設(shè)施它是要求規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、可復(fù)制，如果每一個品類的數(shù)量不大，但是它的需求特別細(xì)分、特別垂直的話，我們沒有辦法提供一個非常通用的基礎(chǔ)平臺。如果不能提供這種平臺的話，成本就一直降不下去，不利于整個行業(yè)的這種規(guī)?；陌l(fā)展。
我們的PC時代和手機(jī)時代，是有通用范式“芯片+操作系統(tǒng)+整機(jī)”，這兩個產(chǎn)業(yè)發(fā)展就會非常繁榮。但是在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)現(xiàn)在還沒有完全形成通用底層平臺，所以就是呈現(xiàn)出一個特別碎片化的狀態(tài)。所以整個行業(yè)都還不具有規(guī)?；男Ч牧硪粋€角度大家也可以看出來，我們在PC和手機(jī)時代都有幾個巨頭，比如PC時代的微軟、英特爾、惠普，手機(jī)時代的蘋果，高通，谷歌，但是在IoT時代你似乎找不到一個巨頭，不利于整個產(chǎn)業(yè)形成規(guī)?；?/p>
第二個難題我們認(rèn)為是創(chuàng)新難題。因?yàn)镮oT或者萬物互聯(lián)，和PC互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)不一樣的是它是與硬件有關(guān)的。一旦涉及到硬件，那么整個創(chuàng)新的流程就會非常的復(fù)雜。我們把這種創(chuàng)新叫做珠峰型創(chuàng)新，就是說想實(shí)現(xiàn)一個創(chuàng)新的想法，比如想做一個IoT的產(chǎn)品，那就像爬珠穆朗瑪峰一樣，得從山底一直爬到山頂。這個從山底到山頂?shù)倪^程是什么？比如說你要選芯片，你要給它適配驅(qū)動，做電路板，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的這些結(jié)構(gòu)外觀等等，然后把上面的操作系統(tǒng)、驅(qū)動等全部調(diào)通，最后搭完了以后，才是你想真正想實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新的部分，而爬山頂?shù)倪^程都是在做一些跟你的創(chuàng)新其實(shí)關(guān)系不大的事情。所以整個創(chuàng)新過程就會變得門檻特別高。
但是PC互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)時代的創(chuàng)新，效率卻非常高，我們把它叫做冰山型創(chuàng)新。冰山型的創(chuàng)新意思就是說很多的那些麻煩的事兒全都是埋到海面之下，你可以很快地到達(dá)你想創(chuàng)新的地方。比如說我們在PC互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)想做一些這種軟件型的創(chuàng)新，比如我想寫一個憤怒的小鳥APP，可能我很短時間就能把原型拿出來，就可以讓別人去試用一下。但這是在我們IoT這個行業(yè)絕對不可能做到的。
所以你會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在大家在萬物互聯(lián)上面去創(chuàng)新的這種熱情就會降低，因?yàn)樗某杀?、周期、風(fēng)險(xiǎn)都會特別高，這個也是我們分析為什么萬物互聯(lián)還沒有完全爆發(fā)的原因。
第三個我們覺得叫互聯(lián)互通的難題。互聯(lián)互通這個事其實(shí)大家說了很久了，大家其實(shí)是想把所有東西都連起來，但是實(shí)際上你會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在大家很難連。比如說我截了這個圖（上圖），這是比較老的一個圖，是美國的一個眾籌網(wǎng)站叫KickStarter，上面有很多創(chuàng)客，還有愛好者，他們做了很多硬件產(chǎn)品，但是哪怕這個東西全都放在KickStarter上，這些設(shè)備之間幾乎沒有任何連接，就是他們這些設(shè)備之間沒有任何的關(guān)系，所以完全都是一個個孤立的設(shè)備。
據(jù)我了解，有些設(shè)備之間他們確實(shí)想做一些聯(lián)動，但是他們要去連接的話就會非常麻煩，需要兩個團(tuán)隊(duì)坐在一起說你有啥接口我有啥接口，，咱們倆要不要開放一下等等，這個過程特別復(fù)雜。
這個再對照我們的PC互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)，你會發(fā)現(xiàn)又是完全不一樣的。在咱們的互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)上，整個網(wǎng)絡(luò)是一個扁平的大網(wǎng)，扁平的意思就是說你想觸達(dá)任何的內(nèi)容或觸達(dá)網(wǎng)上任何的人都非常的方便，無論是獲取內(nèi)容、獲取視頻，還是獲取一個人的聯(lián)系方式都非常方便。但是在物聯(lián)網(wǎng)上面你想觸達(dá)一個設(shè)備，或者你想觸達(dá)別人的設(shè)備，這是幾乎不可能的。所以你會發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)是處于一個非常割裂的狀態(tài)，離我們想要實(shí)現(xiàn)的所謂的萬物互聯(lián)還差別非常遠(yuǎn)。
剛才我們總結(jié)了這樣幾個問題，是因?yàn)榇蠹也恢匾曃锫?lián)網(wǎng)端只去發(fā)展連接的技術(shù)，就會導(dǎo)致整個物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)看起來比較蕭條，好像有很多網(wǎng)，但是上面沒有用戶，沒有應(yīng)用，沒有流量，整個端上的技術(shù)體系還停留在非常傳統(tǒng)和古老的嵌入式開發(fā)的水平，物聯(lián)網(wǎng)在這種情況下就遇到了很大的發(fā)展瓶頸，總結(jié)來說大概有三個方面，一是上規(guī)模比較難，二是試錯成本比較高，另一個就是應(yīng)用創(chuàng)新也比較難。
“芯片+OS”如何破解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展困境——物端RISC-V AI芯片
怎么去破解物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在整個行業(yè)的發(fā)展困局呢？我們覺得也是要知往鑒今，就是想做現(xiàn)在這個事情就要看一看以前大家是怎么成功的。我們覺得如果要破解物聯(lián)網(wǎng)的困局，需要把端側(cè)（物端）計(jì)算機(jī)化。我們看一下PC和手機(jī)，這兩個最成功的端側(cè)計(jì)算機(jī)。首先，我們可以把未來的終端做得像我們的電腦或手機(jī)一樣，這就是我們所謂的就是把未來的大量的智能終端對它進(jìn)行一個叫泛計(jì)算機(jī)化。
所以泛計(jì)算機(jī)化，就是芯片加操作系統(tǒng)技術(shù)，讓未來的這些智能設(shè)備都變得像我們的計(jì)算機(jī)一樣。
計(jì)算機(jī)，從技術(shù)角度來講，我們覺得最主要有三個要素，第一個是芯片，第二個是操作系統(tǒng)，還有第三個是一個標(biāo)準(zhǔn)化。接下來，我將分別針對這三個要素進(jìn)行展開。
在深入介紹之前，讓我們一起回顧，功能手機(jī)發(fā)展到智能手機(jī)，在技術(shù)上是怎么樣跨越的?，F(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的時代，就跟我們當(dāng)年的功能機(jī)時代，諾基亞和摩托羅拉手機(jī)的時代，非常像。
功能機(jī)的芯片都是一種通訊類的芯片，你看現(xiàn)在所有IoT的設(shè)備，上面用的芯片基本上都是WiFi或者是藍(lán)牙芯片，都是一種通訊類的芯片。操作系統(tǒng)方面，當(dāng)年諾基亞手機(jī)的操作性就很差，因?yàn)橥耆墙o手機(jī)定制，而不是開放的，是一種嵌入式的操作系統(tǒng)。功能機(jī)比如諾基亞手機(jī)上的軟件，完全是廠家自己定制的，沒有任何第三方能夠給它擴(kuò)展功能。
但是到了智能手機(jī)時代就完全不一樣了，智能手機(jī)首先加了應(yīng)用處理器，就讓手機(jī)從通訊設(shè)備，變成了計(jì)算設(shè)備；手機(jī)上還安裝了智能操作系統(tǒng)，不管是iOS或者是安卓，都是非常開放的智能操作系統(tǒng)，它的好處就是讓智能手機(jī)就不再像我們的功能機(jī)一樣，可以讓第三方給它去裝應(yīng)用，也就是說手機(jī)的功能它不再是由做手機(jī)的人來定了，而是由這些寫軟件的人來定義。
提煉出的這些特點(diǎn)，給我們怎么做萬物互聯(lián)有了很好的啟示。所以我就剛才說有三個要素，第一個是要有芯片，比如說我們PC上有Intel的芯片，手機(jī)上是ARM的芯片，芯片的目的其實(shí)就是為了把端側(cè)的設(shè)備變成一個計(jì)算設(shè)備，不再只是一個通訊設(shè)備，更要有算力有智能。這個就是我們泛在計(jì)算，也就是未來無處不在的計(jì)算存在的基礎(chǔ)。
那么給這些智能終端做芯片，其實(shí)最主要解決的問題就是我們把它叫做“算力下沉”。算力下沉，意思就是說我們要用更低的功耗提供更高維度的處理能力。比如智能手機(jī)剛出來，它的處理能力還是不行的，但是隨著發(fā)展，它現(xiàn)在處理能力其實(shí)跟我們的PC有的一拼，現(xiàn)在很多高清視頻或者游戲你都不在電腦上玩了，你都可能到了手機(jī)上玩。所以它其實(shí)用更低的成本，然后做到了上一個維度的相似的能力。
那么我們覺得這個趨勢一定還會往下延伸，就是我們要在更多的這種智能設(shè)備上把這個算力給它下沉，就是用更低的成本、更低的功耗能夠達(dá)到類似我們像手機(jī)的這樣一個處理能力，這個就叫下沉。
同時還要解決一個問題就是通用。芯片不能搞得太專用，如果涉及一些特別專用的芯片，它的量或者它的使用場景就會非常低，所以這個我們在做面向這些大量的智能終端設(shè)備的時候，芯片要解決的核心問題就是我們怎么用芯片設(shè)計(jì)或者體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)，能夠讓芯片同時提供通用性，同時又能夠達(dá)到很好的性能和效率，提高性價(jià)比和性效比。所以在這里面我們做了很多的研究性的和探索性的工作。
這里我簡單的給大家介紹一下，因?yàn)檫@里面設(shè)計(jì)的東西就相對比較技術(shù)和學(xué)術(shù)了，所以我就簡單的過一過。以前我們設(shè)計(jì)PC和PC時代的CPU的時候，電腦上面用的芯片和手機(jī)上用的芯片，采用的方法我們叫提取共性，就是你給我一堆這些機(jī)器上要跑什么要應(yīng)用，我給你抽象出來一些芯片上能夠承載的這樣一些模型。比如說我們叫ILP指令級并行，就是說我可以把這些workload給它拆成很多可以并行執(zhí)行的指令，比如說叫局部性，可能它存儲上訪問過一塊數(shù)據(jù)以后，過一段時間可能很快又會再訪問它，有這種局部性的話，那么我在體系結(jié)構(gòu)上可能會對應(yīng)一些比如說像流水線支持指令級并行，cache這樣的結(jié)構(gòu)支持訪存局部性，所以基本上是按照這樣一個邏輯來做的，所以誕生了我們很多體系結(jié)構(gòu)的一些技術(shù)，比如流水線超標(biāo)了，cache分支預(yù)測等等都是類似的做法。
但這個做法也會帶來一些問題：我們的結(jié)構(gòu)越來越臃腫。因?yàn)槟愕耐ㄓ锰幚砭拖褚话讶鹗寇姷叮忝考右粋€feature就好像在這個刀上加了一個東西，可能是加了一個擰螺絲的部件，加了一個夾東西的部件等等，東西塞的越來越多，里面上的東西就會越來越多，所以導(dǎo)致我們現(xiàn)在的處理器變得非常的復(fù)雜，帶來的問題就是它的功耗就會特別高。
所以我們現(xiàn)在按照這種設(shè)計(jì)方法，CPU的效率或者說性能的升級和發(fā)展就遇到了很大的瓶頸。
針對于這個問題，那么這個技術(shù)界就進(jìn)行了演進(jìn)，我又不要提供這么大的一個通用的這樣一個瑞士軍刀，太復(fù)雜，不實(shí)用，因?yàn)槲颐看慰赡芫褪怯靡粋€特定的工具。所以就有兩種演進(jìn)路徑：一種就是我們會做多核技術(shù)，我不提供一個那么大的工具箱，我就把它做得非常小，但是我提供多個這樣的小工具箱，所以這就是所謂的用一個大象還是用一堆螞蟻來解決芯片的可擴(kuò)展性的問題。但是到了后來大概是在15年前后，多核和重核的可擴(kuò)展性也出現(xiàn)了一些問題，因?yàn)樗m然多了，但是上面的通訊結(jié)構(gòu)、就是上面的片上的互聯(lián)，它的可擴(kuò)展性也遇到了很大的麻煩。
所以另外一條路線我們叫定制化，定制化路線就開始大行其道，所以大家現(xiàn)在聽到非常多熱的這個詞，比如DPU、GPU等等，其實(shí)都算是這種定制化的，它相當(dāng)于是針對某一個特定的領(lǐng)域去定專用的體系結(jié)構(gòu)、專用的芯片，它可以保證在某一些特定的應(yīng)用場景下面具有非常高的，比通用處理器高10倍甚至100倍的效能。
我們做法其實(shí)就是把兩者做結(jié)合，就是我們自己把它叫做以加速器為中心的這樣一個體系結(jié)構(gòu)，或者叫many accelerator，就是很多加速器。大概意思就是說以前你不是CPU，是一個瑞士軍刀，太大太復(fù)雜，特別不便攜，現(xiàn)在我把這些東西全部拆起來拆下來，拆成一個的小的工具箱，每個工具箱可能針對一個特定的任務(wù)去做一些這種加速的這樣一個任務(wù)。
那么在我的芯片里面打開以后會看到有非常多的這樣的小的工具箱，所以在執(zhí)行任何一個任務(wù)的時候，你可能就拿出一個小的工具，然后就把它做掉了，然后這樣的話就可以保證我用一個非常低的功耗，然后就可以在一些更多的這種應(yīng)用場景里去實(shí)現(xiàn)。
那么它的通用性其實(shí)就是靠工具箱里的工具的多樣性來滿足，我要能做到盡量的你給我任何一個應(yīng)用，我都能在這里面找到一個適合的小工具來解決這個問題，所以通過這個方式去滿足它的通用性的問題。所以我們才走了這種以定制的方式，讓未來更多的智能設(shè)備能夠有非常高的能力、性能，但是同時它的功耗又不會急劇的上升，這是第一個。
第二就在芯片里面，我們采用了RISC-V的這套指令系統(tǒng)，那么我們做RISC-V其實(shí)也相對是比較早的，應(yīng)該是國內(nèi)最早的做RISC-V的團(tuán)隊(duì)之一了。因?yàn)槲覀冎霸谥锌圃涸谟?jì)算所，我們會做很多的CPU，包括體系結(jié)構(gòu)的研究。我們一般都會使用開源的指令系統(tǒng)或者開源的CPU來進(jìn)行研究。
很早以前我們用的是叫OpenRISC這樣的體系結(jié)構(gòu)，大概在2014、2015年的時候，RISC-V出現(xiàn)以后，我們覺得RISC-V可能更有號召力，更可能形成生態(tài)效應(yīng)，所以當(dāng)時我們又轉(zhuǎn)去做RISC-V，基于它去做我們上面的CPU。我們覺得RISC-V存在于未來萬物互聯(lián)時代發(fā)展的可能性最主要的原因有：首先，這是免費(fèi)的，這對于創(chuàng)業(yè)型的公司或者初創(chuàng)型的團(tuán)隊(duì)比較有好處。因?yàn)槿绻胱鲂酒系膭?chuàng)新，但是你發(fā)現(xiàn)你上來就得花幾百萬美元去買一個ARM的license的話，這個創(chuàng)新的門檻就被拉得非常高，但是RISC-V本身免費(fèi)，你可以自由的去更改，從成本角度來講，創(chuàng)新的門檻就被拉得非常低，這是第一個方面。
另外一個還有很重要的一方面，因?yàn)檫@個萬物互聯(lián)它最主要的問題是特別碎，需求特別多，這個解決方法其實(shí)就是需要開放，以開放應(yīng)對多樣性。因?yàn)楸热缯f在PC時代對吧？主流就是X86，主要有英特爾和AMD兩家做X86的，它就滿足PC上或者筆記本電腦上的需求。
那么到了手機(jī)時代，提供芯片的巨頭廠商可能更多一點(diǎn)，比如說高通三星去做ARM的芯片。但是到了萬物互聯(lián)時代有這么多樣的需求，如果這個指令級還是只能被某幾個公司來做的話，那么不管是從競爭性，還是它的需求滿足性來講，都會受到巨大的阻礙。
所以我們覺得一個開放的指令系統(tǒng)，對應(yīng)碎片化生態(tài)的需求，我們覺得是更匹配的。這是我們在芯片里面采用了RISC-V這樣一個指令系統(tǒng)的原因。
我們從2018年到2020年一共做了大概三代這樣的“物端處理器”，這里面我們使用RISC-V做CPU，然后在里面用這種多加速器的結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)端側(cè)高算力的需求，基本上就是這樣一個演進(jìn)的過程，這就是我們芯片這方面的主要工作。
總結(jié)起來說就是把算力能夠下沉，把它做得更開放，然后有追求最極致的性價(jià)比和性效比，這就是芯片方面的工作。
“芯片+OS”如何破解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展困境——人機(jī)物空間操作系統(tǒng)
另外就是操作系統(tǒng)，如果給物端設(shè)備提供基礎(chǔ)設(shè)施的話，除了芯片還是不夠的。PC上面除了英特爾芯片，還需要有Windows；手機(jī)上除了ARM芯片，還需要有安卓或者iOS系統(tǒng)。所以對于端側(cè)設(shè)備，它也需要一個操作系統(tǒng)扮演了很重要的承上啟下的作用。
中科物棲技術(shù)賦能（Powered by Jeejio）的智能產(chǎn)品，和以前的智能產(chǎn)品最主要的不同是什么呢？其實(shí)就是手機(jī)中功能機(jī)跟智能機(jī)的區(qū)別：功能機(jī)上所有的軟件都是手機(jī)廠商定的，但是智能機(jī)上的軟件都是第三方來開發(fā)的，這就是它們最本質(zhì)的不一樣。
我們給智能終端提供的操作系統(tǒng)的核心理念，其實(shí)也是希望把我們的各種各樣的智能終端的設(shè)備，體驗(yàn)也好，能力也好，變得像我們的手機(jī)一樣：把它從一個封閉的功能設(shè)備，變成一個向第三方開放的這樣一個智能設(shè)備。要達(dá)到的效果是，哪怕一個智能插座，第三方也能給它寫APP。
那么然后咱們再說一說這個技術(shù)上有什么不一樣。允許第三方寫軟件，那是不是在物端裝個安卓系統(tǒng)就ok了，但實(shí)際上還不沒那么簡單。
個人電腦或者智能手機(jī)與我們未來大量的IoT設(shè)備不一樣的地方在于，物端設(shè)備很多情況下沒有很好的或者沒有很強(qiáng)的交互設(shè)備。沒有很強(qiáng)的交互設(shè)備意思是，比如說你要剛才比如說給大家看的水杯或者是一個玩具，或者是比如說安裝在天花板上的一個攝像頭，你如果想給它去裝應(yīng)用的話，它既沒有鍵盤鼠標(biāo)也沒有觸摸屏，怎么跟它交互呢？第二個方面就是很多設(shè)備可能根本就不在你跟前，它是遠(yuǎn)程。比如說，它放在你的家里或者放在甚至外太空，怎么去交互呢？
所以這里面核心的問題其實(shí)就是我們做的事情：原來的操作系統(tǒng)的內(nèi)核跟它的交互是緊耦合在一起的，我們要把操作系統(tǒng)的人機(jī)交互跟它的內(nèi)核解耦開。
解耦開，其實(shí)就是我們把操作系統(tǒng)的內(nèi)核變成像一個web服務(wù)器一樣的東西。你在遠(yuǎn)程跟操作系統(tǒng)交互，就像訪問一個邊緣的web服務(wù)器；你在遠(yuǎn)程比如說點(diǎn)了一下或者是雙擊了一個圖標(biāo)，這個時候它其實(shí)通過一個web的方式給了我們操作系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)了一條指令，操作系統(tǒng)收到請求以后，就開始啟動它的內(nèi)核的那些代碼，然后把它的邏輯給它啟動起來。
所以我們做的這樣一個系統(tǒng)本質(zhì)上來講其實(shí)是一種空間分布型的智能操作系統(tǒng)。windows和安卓可以理解為是一個本地的一體化的智能操作系統(tǒng)，而我們面向智能終端的設(shè)備，是一個空間分布型的這樣一個智能操作系統(tǒng)。
總結(jié)來說，這個操作系統(tǒng)的目標(biāo)其實(shí)就是希望軟件能定義一切，把軟件跟硬件給它解耦開，不要讓做硬件的人去做軟件，讓專業(yè)做硬件的，讓那些做互聯(lián)網(wǎng)的人能夠在這些硬件設(shè)備上去實(shí)現(xiàn)他們各種各樣的這種想法和應(yīng)用，這是操作系統(tǒng)部分。
“芯片+OS”如何破解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展困境——物端超微計(jì)算機(jī)
然后第三部分我們叫物端計(jì)算機(jī)或者叫標(biāo)準(zhǔn)化部分。剛才我們說物聯(lián)網(wǎng)遇到一個很大的問題，就是碎片化問題的麻煩，就意味著沒辦法規(guī)?；Ｋ砸胄纬蛇@種規(guī)?；?，就必須首先標(biāo)準(zhǔn)化，物棲的超微物端計(jì)算機(jī)就是這樣一個核心的產(chǎn)品。
它的概念其實(shí)不復(fù)雜，就是從我們這些做計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角度來講，就是整個系統(tǒng)它大概就分成籠統(tǒng)的來講可以分成4個部分：一個是計(jì)算/處理部分，比如說我們的CPU、 GPU、NPU，這就是處理部分；第二是它的存儲部分，內(nèi)存flash，因?yàn)樗械臋C(jī)器都是馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的，所以都得有存儲 ；第三都得有通訊/連接，要么是WiFi，要么是4G或者5G；第四部分就是它的I/O，就是input/output輸入輸出，就是就各種各樣，屏幕、攝像頭、傳感器、鍵盤和鼠標(biāo)等。
你會發(fā)現(xiàn)碎片化其實(shí)碎片在他們的I/O部分，就是不同的設(shè)備，它的輸入輸出是不一樣的，它跟物理世界打交道的接口不一樣。所有計(jì)算機(jī)都得有計(jì)算、通訊、存儲這三個部分，加起來可以認(rèn)為是這些智能終端設(shè)備、這些萬物的大腦，就所有的人、所有的設(shè)備都得有這些東西，只是大家的配置算力或者是帶寬不一樣，這個東西有的設(shè)備智能高一點(diǎn)，有的設(shè)備智能低一點(diǎn)。
我們做法就是把共性的部分標(biāo)準(zhǔn)化，中科物棲的物端超微計(jì)算機(jī)，把CPU、WIFI/藍(lán)牙、內(nèi)存/閃存集成到一個大概有SD卡大小的一個卡片的小機(jī)器上。那些不確定的I/O部分是怎么處理的呢？它背后有很多的PIN腳，可以插拔到一個卡片卡槽里頭，然后帶卡槽的擴(kuò)展板就可以去控制各種各樣的I/O。
我們會給這些各種各樣的設(shè)備提供不同版本的超微計(jì)算機(jī)，有的可能大概是10-20元人民幣的這樣一個算力很小、內(nèi)存很小、連接方式也比較簡單的機(jī)器，有的可能給他提供一個10美金的能跑到安卓系統(tǒng)，大概一個GB內(nèi)存， 8個GB閃存這樣的情況，但是他們的外形都是長得一樣的。這樣你可以把這個東西理解成是一個標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)單元。
所以任何設(shè)備哪怕它是一個插座或者一個攝像頭或者任何一個設(shè)備，只要給我留一個標(biāo)準(zhǔn)的卡槽，那么我們把這個小機(jī)器插進(jìn)去，就等于把一個智能終端的大腦塞到了一個智能設(shè)備里，然后去控制它的I/O和控制它的傳感器，然后就要實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的智能化和聯(lián)網(wǎng)化。
超微計(jì)算機(jī)能做到這么小，最主要還是依賴于芯片技術(shù)，所以我們自己做芯片，就能比較容易掌握芯片的小型化。在我們的芯片里面，我們用了一些比較先進(jìn)的封裝技術(shù)，然后把我們的芯片跟一些像內(nèi)存的裸片，還有一些WiFi的裸片等等去做統(tǒng)一的封裝。
不管是中科院計(jì)算所，還是我們中科物棲的團(tuán)隊(duì)，大家都是搞計(jì)算機(jī)的，一直在做計(jì)算機(jī)。我們其實(shí)就是希望把計(jì)算機(jī)做小，因?yàn)槲覀冇X得尺寸變小了以后，量變會帶來質(zhì)變。
從我讀書學(xué)計(jì)算機(jī)那天起，就看到過好多計(jì)算機(jī)。以前是在一個大房子里的計(jì)算機(jī)，整一個房間這么大，后來是桌面這么大小的計(jì)算機(jī)，然后到了現(xiàn)在大家都在用的、能放到口袋里頭、手掌大小的計(jì)算機(jī)，我們是希望把計(jì)算機(jī)這種形態(tài)能夠做到指甲蓋這么大，然后它能夠移植到各種各樣的智能終端里，讓我們身邊的各種各樣的設(shè)備都變得像我們的電腦一樣，這就是超微計(jì)算機(jī)的這樣一個技術(shù)的理念。
軟件民主化帶來智能物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的繁榮
超微計(jì)算機(jī)另外還承載著一個就是我們覺得叫“大眾創(chuàng)新”的平臺的抓手。你會發(fā)現(xiàn)PC時代也好，智能手機(jī)時代也好，其實(shí)都是一個讓別人給你干活的成功案例，需要讓大眾來去創(chuàng)新，你才能真正的找到那種“殺手級”的應(yīng)用，那些“殺手級”的應(yīng)用大部分都不是那些做平臺的或者一般人想出來的。
比如說我們在PC時代，PC機(jī)剛發(fā)明的時候其實(shí)也沒啥用處，大家都不知道上面干啥，但是直到有一天有一個愛好者，他覺得計(jì)算機(jī)好像不錯，我還能寫點(diǎn)應(yīng)用，我給他寫點(diǎn)啥，所以他就寫了一個應(yīng)用viscalc，也就是我們最早的Excel，現(xiàn)在用的電子表格的前身。電子表格這個東西出來以后，大家發(fā)現(xiàn)PC機(jī)還能做這個，所以一下子把PC機(jī)的銷量就帶得非常高。后來整個PC上面誕生了大量的第三方軟件；到了手機(jī)時代更是不得了，手機(jī)時代因?yàn)橛辛藨?yīng)用市場，讓應(yīng)用的分發(fā)和獲取變得非常的簡單。以前使用PC的時候，還得買個軟盤或者光盤，一直點(diǎn)“下一步”來安裝，但是現(xiàn)在在手機(jī)上獲取軟件的路徑特別短，所以它達(dá)到了一個叫軟件的民主化，一個高中生都能在一個手機(jī)上去寫APP，APP的門檻特別低。
在蘋果或者是安卓的應(yīng)用市場里面有上千萬的這樣的小應(yīng)用，雖然這些應(yīng)用大部分我們可以說都是僵尸應(yīng)用，沒有什么用，但是因?yàn)橛辛诉@么大一個基數(shù)，它才誕生了很多“殺手級”的應(yīng)用，比如說像早期的憤怒的小鳥，早期的切西瓜等等，這些東西全都是這些創(chuàng)新者做出來的。
我們覺得到了人機(jī)物互聯(lián)網(wǎng)時代也是一樣的，只要把門檻把創(chuàng)新的門檻降得足夠低，大家都能夠很容易實(shí)現(xiàn)他們的想法。只有這個基數(shù)大了，未來才能產(chǎn)生出不一樣的或者是“殺手級”的設(shè)備或者是應(yīng)用。我們的理念一直就是，沒有什么特別取巧的經(jīng)驗(yàn)，都是不斷地試錯，大家都不知道這個東西是不是對的，是不是能成，只有快速的試錯。就像大家常說的叫Fail Early Learn Early，快速地知道這個事情行不行，然后就可以快速地迭代，所以怎么能夠把試錯的成本和門檻降低，這個也是我們不管是做超微計(jì)算機(jī)，還是上面的操作系統(tǒng)，它要達(dá)到的這樣一個效果：把硬件創(chuàng)新變得像軟件創(chuàng)新一樣簡單，把做硬件變得像做個軟件一樣簡單，然后讓IoT的從業(yè)者能夠快速的去試驗(yàn)他們的想法。
只有這樣，我覺得未來才能真正在萬物互聯(lián)時代產(chǎn)生一些“殺手級”的應(yīng)用場景，而不是現(xiàn)在所有的大家看到覺得這些設(shè)備，不是不好玩，而是沒有粘性。因?yàn)檫@些東西都是那些人拍腦袋想出來的，你有想法你實(shí)現(xiàn)不了，所以它還沒有形成這樣一個很好的生態(tài)平臺。
總結(jié)一下我們中科院計(jì)算所和中科物棲大概就是做這些事情，有芯片有操作系統(tǒng)，然后放在一個很小的機(jī)器上，然后讓各種各樣的智能設(shè)備都能實(shí)現(xiàn)這種泛計(jì)算機(jī)化。
愿景：“人機(jī)物”三元深度融合
有了泛計(jì)算機(jī)化之后，我們也在思考這個問題就是說，假如說有那么一天，你身邊的一個插座、一個臺燈都變成了像電腦一樣，那我們可以實(shí)現(xiàn)什么，或者是最終達(dá)到一個什么樣的愿景或者效果，我們的想象空間在哪里？
我們覺得最終還是要實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。我們有另外一個非常瘋狂的想法，就是假如說你的插座、臺燈或者身邊的攝像頭，任何東西都能裝應(yīng)用了，你會裝一個什么APP？當(dāng)時我們在想，這個APP一定得是共性的，沒有共性的話，就談不上一個“都能裝”。所以我們可能把微信裝到插座上，微信也好，QQ也好，其實(shí)很好地解決了社交網(wǎng)絡(luò)的問題。這種即時通訊的方式，它其實(shí)讓人跟人之間的連接變得非常的方便，大家拉一個群，然后群里的人都互相認(rèn)識了，所以人跟人之間的關(guān)系連接變得非常簡單。但是你會發(fā)現(xiàn)剛才我說的那個問題，在萬物互聯(lián)時代就是現(xiàn)在這個情況下，設(shè)備跟設(shè)備之間沒有任何連接，當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)完全是一個弱連接狀態(tài)，就是可能你有一個插座或者它有一個攝像頭，就僅此而已，大家沒有任何的關(guān)系。
所以我們中科物棲想做的或者中科院想要探究的是“人-機(jī)-物”深度融合。人與物深度融合是什么意思？就是我們是希望這些設(shè)備泛計(jì)算機(jī)以后，它可以跟人和跟互聯(lián)網(wǎng)變成同一維度的東西。所以在“人-機(jī)-物”這樣一個萬物互聯(lián)的網(wǎng)里面，人、設(shè)備或者叫物理空間的這些東西和互聯(lián)網(wǎng)就變成一個扁平的、統(tǒng)一的大網(wǎng)。任意的人、設(shè)備跟設(shè)備，還有設(shè)備跟互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)都可以自由地聯(lián)通，所以就是形成一個真正的這樣一個“人-機(jī)-物”互聯(lián)網(wǎng)。那么這個互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)就是把我們最后一塊、沒有拽入互聯(lián)網(wǎng)的物理空間的東西，拽入到我們的互聯(lián)網(wǎng)里來，然后跟人、跟互聯(lián)網(wǎng)打通，就形成我們所謂的叫“人-機(jī)-物”深度融合的萬物互聯(lián)網(wǎng)。
通過這種方式，我們可以把人、設(shè)備以及跟互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)去做非常緊密的耦合，所以這就是我們最終想實(shí)現(xiàn)的就是所謂的“萬物互聯(lián)”，我們把它叫做“人-機(jī)-物”三元深度融合，這也就是我們希望達(dá)到這樣愿景。
因?yàn)槠渲羞€涉及到很多的技術(shù)細(xì)節(jié)，如果大家想進(jìn)一步了解我們的話，可以到網(wǎng)上下載我們在計(jì)算所里寫的文章，包括科研成果。另外也歡迎大家關(guān)注我們“中科物棲”的微信公眾號，里面有很多有意思的事會隨時與大家分享。
剛才大家看到的很多的智能產(chǎn)品，是中科物棲與消費(fèi)類品牌合作的產(chǎn)品?！皶嘲椤笔侵锌莆飾夹g(shù)賦能的一個新銳的消費(fèi)品牌，它有很多的智能產(chǎn)品，有的是使用我們的芯片、操作系統(tǒng)，有的是使用我們的軟件等等。大家如果有興趣，也可以到天貓或者京東搜索這個品牌，嘗試一下最新的技術(shù)大概是怎么樣的玩法，也希望大家通過這些產(chǎn)品能夠給我們多提一些建議，希望能收到大家更多的反饋。
中科物棲希望做到的是，在互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)之后，建立“人-機(jī)-物”互聯(lián)網(wǎng)，把這些大量的智能設(shè)備計(jì)算機(jī)化、智能化，然后跟我們的互聯(lián)網(wǎng)以及社交網(wǎng)能夠形成深度融合。這就是中科物棲的技術(shù)理念。
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