昇腾CANN，开启千行百业的AI未来
作者｜康翔
编辑｜阿冒 设计｜沐由
去年11月在世界互联网大会乌镇发布的《中国互联网发展报告2020》显示，中国人工智能专利申请数量高达11万项，首次超越美国，成为世界第一。
这当然是一个了不起的成就，实际上我们每个人早就已经感同身受了：智慧交通，让我们的出行更加畅通快捷；智能制造，让中国制造从做大走向做强……
更不用说网约车、电商购物、外卖等应用，纷纷将人工智能融入到场景当中，为人们带来前所未有的巨大便利。那么，是不是我们就可以认为更多的传统行业用户，也同样能够轻松写意地迈入AI时代呢？
很可惜的是，至少在当前我们还无法给出肯定的答案。
智能时代 加速进化
自从上世纪五十年代被提出以来，在很长的一段时间里，人工智能的发展一直比较缓慢。究其原因，在很大程度上是由于算力的不足和短缺。
熟悉计算产业的人，不会不知道关乎到处理器的摩尔定律。简而言之，就是每过十八个月，处理器就可以做到性能的翻倍。与其他很多行业相比，这简直是在开挂飙车。
然而，当数据从云上、从边缘，从一切可能的地方奔涌而来时，即便坐拥摩尔定律的加持，我们的数据处理能力仍然是相形见绌，让产业的智能化步履沉重。
我们知道，要真正做到AI的全面落地，势必要花费大量资源进行模型的训练。与此同时，模型的开发难度太大，以及后期向正式商用的迁移效率低下等问题，均是横亘在智能时代的巨大阻碍。
为了解决以上各种问题，打通客户迈向智能时代的“任意门”，华为专门设计了异构计算架构昇腾CANN。从2018年首次发布至今，CANN基本保持了一年一个版本的升级节奏，目前最新的版本是CANN 3.0。
与此前相比，CANN 3.0已经统一了编程架构，能够做到端边云全场景协同。在看到“端边云”时，我最早是有几分疑惑的：现在很多厂商都在谈“端边云管”， 为什么CANN 3.0偏偏少了一个“管”呢？
其实，问题的关键在于AI本身就体现在“端边云”，与“管”无涉。华为的技术专家告诉胖头陀，至少在当前，开发者并没有在“管”上做应用开发的需求。
在统一的APP编程语言之外，华为CANN 3.0还包含了统一网络构图接口、高性能计算引擎和算子库，以及包括驱动、虚拟化、媒体、集合通信等能力在内的基础服务。
也就是说，华为CANN 3.0为企业的智能进化，提供了一套贯穿业务生命周期的完整工具包，客户不再需要购买其他任何不必要的产品，就能完成从模型开发、算法训练、商用迁移等工作，同时减少人为干预、降低开发成本，企业可以从此尽享AI之美。
软件硬件 极致配合
如果你喜欢看综艺节目，一定会注意到，现在这类节目的机位多到“令人发指”，每位嘉宾的一颦一笑都会被拍下来，从而让录制的节目更具现场感和镜头感，吸引尽可能多的观众。
不过，假若没有后台强大的视频处理能力，再多的机位也只是摆设而已。
在视频应用场景中，CANN 3.0能够充分释放AI硬件的性能。以搭载了CANN 3.0的华为Atlas 300I为例，它可以同时处理 80 路1080p、25FPS的高清视频，是业界当前水准的2倍。
当然，我们只是用视频来举例，实际上在高效开发之外，极致性能是CANN 3.0的又一大价值。
目前，CANN 3.0高性能算子库已拥有1000+经过深度优化的硬件亲和算子，同时通过深度图优化、自动图拆分与融合、数据Pipeline智能优化等技术，CANN 3.0支撑极致性能的发挥，让用户投资在硬件上的每一分钱，都能发挥出最大的价值。
AI开发的效果，在很大程度上取决于软硬件的协调。就像是我们熟悉的木桶理论，如果软硬件不能做到匹配，系统的水准就只能勉强够到最短的那一根。
在目前的各种主流异构计算架构中，绝大多数都是在自家处理器上表现优秀，换到别家就有可能拉胯。其实，从商业回报上来看，这也无可厚非。
华为CANN 3.0则不然。由于代码是普适的，CANN 3.0可以毫无障碍地适配各种第三方厂商的机器学习系统，譬如谷歌的TensorFlow，最大程度地发挥软硬件的效率和性能。
与此同时，CANN 3.0对全场景下训练和推理的硬件也没有强行限定，因此用户只需开发一套代码，就能在各种不同的操作系统和智能终端上复用，而这无疑能够极大地降低用户的开发成本，便于他们将已有的成功应用，复制和迁移到更多的场景中。
据介绍，从1.0升级到3.0，CANN在带来更好性能的同时，也在不断适配更多的第三方计算框架。在CANN 3.0架构下，企业无需关心自己究竟在用哪个计算框架，因为华为已经从底层做到了软件与硬件的极致配合。
全面开放 灵活开发
我们的话题，最终还是要落在开发上，这也是千行百业面对智能时代时必须要跨越的一道坎儿，开发已经成为企业构建AI核心竞争力的关键因素。
面向不同水平的AI开发者，CANN 3.0没有采取一刀切的模式，而是提供了普通（TBE-DSL）和专业（TBE-TIK）两种算子开发模式，支持企业快速构建基于昇腾平台的AI应用和业务。
其中，TBE-DSL的入门难度比较低，它可以自动实现数据的切分和调度，开发者也无需了解昇腾AI处理器的相关知识，直接调用已有的算子，节省70%的算子开发时间。
TBE-TIK相对就难一些，不像TBE-DSL只是在高层抽象编程，而是要深入到指令层，灵活地调用计算资源，进一步挖掘硬件的计算潜力，实现更加高效和复杂的应用。
当然，经过不断的学习和实践，开发者完全可以从“普通”走向“专业”， TBE-DSL和TBE-TIK之间并非难以跨越的天堑。
需要指出的是，CANN 3.0在顶层提供了昇腾芯片面向应用的调用接口AscendCL，它的作用是让代码在未来的CANN 4.0，或是更高的版本下，依旧可以使用，而且能够做到运行效率不缩水。
该模式下，居中调停的AscendCL提供了Device、Context、Stream、内存、模型和算子等统一调用接口（API），开发者可以用任何的框架，譬如Tensorflow、Caffe、Mindspore等，方便快捷地调用这些API，而无需关心计算资源优化等问题。
此外，用户还可以使用AscendCL封装实现第三方lib库，以便提供昇腾AI处理器的运行管理、资源管理能力。
目前，华为在昇腾社区里为CANN 3.0开设了专区，这里也可以下载到社区版和商用版，前者是快速提供新特性的体验版，后者则是满足商用标准的稳定版本。
在专区里，开发者可以和华为的研究人员实现高效的互动，及时反馈在体验版里遇到的问题，然后华为会进行快速的版本迭代。同时，社区为也开发者提供了交流分享的平台。
作为引领科技革命和产业变革的重要驱动力，AI正在深刻改变我们的学习、工作和生活。毫不夸张地讲，拥有CANN 3.0，企业就拥有了开启智能未来的金钥匙。
你的未来，准备好了没有？
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