端側 AI 的硬件大潮襲來前,更應該瞭解特斯拉的成功故事

OpenAI 的神奇在邊際遞減。Sora無法涌現真實世界的物理法則,成本和效用沒法商業閉環;o1被推測的CoT+RL 路線展現了強大的數學推理能力,但依舊爭論不停,跟隨者寥寥;GPT-5聽不到好消息同時,壞消息先來了,OpenAI的高層團隊和核心技術骨幹幾乎全部出走。

AGI 的終極遠景固然吸引人,在歷史級的天量資本投入和期待下,OpenAI 似乎都架不住,要從非營利性組織向正常企業「轉型」。

大模型從「中樞」走向「邊緣」

今年以來,有一股明顯的市場力量,驅動大模型向PC、手機、汽車向這些邊緣端滲透,這些恰好也是人們工作、學習、生活、出行,最高頻使用的終端。

一個普通用戶每天產生的文本數據、圖像數據、聲音數據,散落在各個終端,如果這些數據推送給大模型交互、處理,可以極大地提升我們工作學習的效率,帶入更便捷和更高質量的生活。

比如AIPC,有了大模型GUI Agent,可以做到用戶指令生成屏幕操作。大模型可以自動進行工作郵件和會議快速總結,讀取經營統計數據,瞬間轉換成markdown表格,長圖文在正確的提示詞交互下,快速生成指定彙報主題的PPT。

AI Phone 相比AIPC,多模態數據和應用爲豐富。智能手機有10多種不同種類的傳感器,位置GPS、攝像頭cmos、加速度、氣壓計、麥克風陣列,手機能調用的App種類和數量也極爲豐富,大模型被封裝成更高權限層級的個人助手,融入手機OS,能實現自動化智能操作和高效交互。

智能汽車更進一步,各類傳感器數量高達數百個,可以控制的權限和實現的更復雜。智能汽車交互方式多樣,頻次多、粘性強、多模態數據規模大,大模型在這種複雜傳感器、多種交互和功能、融入了人際互動的移動空間,天然能夠重新組織、協調、梳理、關聯,將其整合成爲一個高度智能的服務整體。比如通過語音和汽車交流,智能座艙基於大模型可以自動製作、控制、定向生成符合用戶情緒偏好的音樂、氛圍燈、影視內容,創造超級個性化的舒適智能空間。

從正常的商業視角審視,把最高頻的三個消費電子讓大模型接管或重鑄,想象力太太太大了。大模型公司有概率上演,當年蘋果和谷歌替換諾基亞、摩托羅拉,這種生態位切換的故事。

特斯拉的故事,給了一點啓示

當一種新的、截然不同的計算需求和設備形態出現的時候,同類的終端廠商和上游的芯片廠商不一定能最快反應過來。

舉個離我們最近的例子。今天風光無限的 Elon Musk,全民偶像、超級極客、世界首富,助他真正登上神壇,是其創立的特斯拉改變了百年汽車工業。Musk掌控下的特斯拉,早在2014年就發佈了HW 1.0,即特斯拉Hardware Platform ,電動汽車中用於自動駕駛功能的計算和傳感系統。

特斯拉電動汽車的魔力,可能並非大膽採用了一系列眼花繚亂的、汽車巨頭不敢嘗試的“新技術”。一體化壓鑄、線控底盤、松下動力電池、靈感來自服務器分級管理的BMS電池管理系統,這些都可以被其他廠商快速模仿並掉價,但從2014年的HW 1.0升級到2024年的HW 4.0,目標直指Full Self-Driving,FSD,它可沒有容易被模仿和追趕了。

2018 年初,特斯拉深陷產能危機、面臨生死考驗時,馬斯克堅持研發 “基於大規模神經網絡訓練的全自動駕駛方案”。

凝視深淵的馬斯克,在2019 年4月發佈了 HW 3.0 硬件,兩顆 FSD 第一代自動駕駛AI計算芯片,紙面算力7倍於當時英偉達車端智駕芯片 Xavier。

車身分佈幾個分辨率並不高的攝像頭,配合在車端本地運行、實時數據處理的智駕芯片,以及不斷上傳到雲端服務器的駕駛數據訓練神經網絡,當特斯拉發展到 FSD v12的時候,迎來了“端到端”的突破::一端輸入攝像頭等傳感器捕捉的數據,另一端輸出複雜路況環境下的自動駕駛。

端到端的神經網絡,直接從大量真實的車輛駕駛、轉向、加速減速踩踏板、倒車、泊車等操作車輛的數據中學習,不是窮盡各種可能的駕駛路況編寫固定的規則和決策鏈路,而是在神經網絡的“黑盒”中直接輸出開放式環境下的駕駛動作。FSD v12 中,30 萬行規則代碼被減少到2000 多行,不到原來的 1%,原有的“固定”規則不復存在。端到端方案的本質不同在於,攝像頭等傳感器獲得的原始信息沒有經過一環一環預設的、不同模塊的過濾和處理,而是直接傳遞到神經網絡,輸出駕駛“決策”。傳感器信息的無損傳遞,模型從數據學習到更多的駕駛關聯和隱層信息,各種複雜場景不需要一一編寫規則,從而提升真實開放環境下的自動駕駛能力。

訓練神經網絡,學會像人類一樣的開車。這種底層能力的領先,一整套方案的構建,傳感器分佈,視覺識別算法,Jim Keller操刀的自研終端智駕芯片,Andrej Karpathy主導開發的大規模自動駕駛神經網絡,還有多年實際運行大量人類司機上傳的天量駕駛數據,短時間內,是不可能有其他廠商能夠進行一一複製。

大模型上端,被忽略的東西

電動化、電氣化架構容易追趕,特斯拉把電動汽車另一個競爭層次,智能化中的自動駕駛,帶到了一個新高度。早在2014年就推出的HW1.0,這種遠見,從今天的視角來看,非常罕見。

因爲下游任務和需求的變化,傳導到上游廠商,一般存在一個時間差。以上游構成智駕系統最關鍵硬件的算力芯片來說,設計專門的微架構,推出專用芯片,通常情況下,一定是巨大的市場驅動。在產品還沒有跑出一個巨大的市場,沒有需求驗證的情況下,敢重構一個體系,並且積累先發優勢,直到今天特斯拉無法複製、難以撼動。

特斯拉的發展故事,對於今天的大模型上PC端、手機端,依然有很強的借鑑意義。

今天AIPC、AI Phone的熱潮,大模型融入最高頻消費電子終端,本質是改變了什麼?又需要提前佈局,在什麼層面進行競爭?

大模型運行在端側最大的優勢,有的人說,是數據本地處理,隱私和數據安全。但是雲端的能力明顯更強、更全面。隱私安全和能力更強怎麼取捨,現實情況,消費者更願意讓渡隱私換取方便。除非那種對數據安全有極高需求的垂直行業。

不依賴網絡和雲端算力的真正優勢,可能在於多模態的感知在終端本體實時進行、實時處理,當手機、AR眼鏡、機器人需要大模型常駐,服務即時響應,端側模型的不可替代價值就顯現出來。你不可能等着圖片、長文本、視頻、聲音上傳雲端,推理計算,再返回結果,有兩次的網絡傳輸延遲。

在消費者日常高頻請求、高頻度推理的時候,調用設備自身的算力,幾乎沒有成本。在雲端每進行一次推理,完成一次任務,它的消耗卻不能忽略,如果雲端模型有天量的用戶,也意味着天量的算力儲備、電力消耗、帶寬需求,用戶量和交互請求的增長,服務器集羣也要跟着擴建。

並不是所有的任務都需要調用雲端的強大能力。壓縮在端側的小模型,隨着模型能力發展,應該處理絕大多數高頻任務和請求,而且On-device LoRA,幾乎等同於只懂你一人、只服務你一個人的大模型。

端側模型的趨勢不可阻擋。端側模型always-on的運行需求,已經開始主導硬件的演進。來自行業一線的基本判斷是,“大模型在端側的落地,內存大小、帶寬的限制超過了算力限制。”算力可以很大,但數據會成爲瓶頸,芯片一定要和算法做聯合優化。

端側模型廠商、芯片廠商、終端公司,最近有一個明顯的趨勢,它們在共同優化端側模型在各種終端的運行。

之前,以雲端大模型見長、主走B端的智譜,下半年開始瞄準AI Phone、AI PC,在C端的AI 硬件上動作頻頻,官宣與中國三星合作,開啓與多家芯片公司的協作。同屬清華系今年年初開始All in 端側模型的面壁智能,在完成了跟MediaTek最新一代旗艦移動SoC天璣9400的端側模型聯合調校之後,再與英特爾協作,兩家公司進行MiniCPM模型在酷睿Ultra 二代旗艦芯片的部署支持、適配優化、計算加速。榮耀、vivo這些終端品牌接連發布自研端側模型和跑在上層的應用。

端側模型和底層算力芯片,模型層和算力層的打通意義在於,終端推理的性能優化至關重要,經過優化的推理性能,以及芯片微架構的改進,可以較未經優化的原始性能提升數十倍。一個案例是,面壁MiniCPM在今年9月份這次和英特爾芯片的適配,相比2月份的“首次”,僅隔半年,提速169%。

現代的主流計算有三種體系,CPU、GPU 和ASIC思想下專門的NPU。從軟件編寫的角度看,CPU在通用性支持複雜指令和邏輯方面最強,高效率編譯的開發工作量最小。GPU在硬件上比CPU更簡單,數千個針對單一任務的並行處理單元,線程最多,但是軟件編寫更難,CUDA就是英偉達的長期耕耘才鑄造的高效率GPU程序開發壁壘。而AI計算加速,Transformer原生優化的微架構,它需要非常大的矩陣乘法器,卻是少得多的線程來做高負載的數學運算,它的編譯難度是最大的。

大模型上端,早早着手硬件架構的演化,發展出在內存、數據處理帶寬、更高編譯效率的芯片架構,不僅僅是模型的壓縮和性能更強,算力芯片和模型的聯合優化,誰能提前佈局、重視、乃至重構出一套體系,誰的勝算可能更大。

最後還是舉特斯拉智駕的例子。直到今天,發展端到端智駕系統各家廠商使出了渾身解數,打造智能汽車這一的關鍵能力,但是底層的智駕芯片廠商,針對端到端還沒有能拿出高算力、高帶寬、適用專用算法的AI計算架構,主要動作依然是在傳統架構下,優化製程工藝、提升AI算力。

如今國內車企主流使用的智駕芯片NVIDIA DRIVE Orin發佈於2019年,地平線的征程5芯片發佈於2021年。專用架構的AI芯片相較於通用芯片幾乎是碾壓式領先,若能基於端到端大模型優化和設計芯片,緊跟算法和模型的變化,必然能夠推動端到端技術的進步和領先。

底層芯片廠商遲遲沒有推出針對端到端大模型設計的芯片,在於端到端大模型真正爆火,還是特斯拉FSD Beta V12.3版本示範的。這種全新思維和體系的智駕系統,端到端大模型仍處於落地早期階段,對於行業上游的底層硬件廠商還沒有起到深刻影響。

等上游芯片終於推出了高效率的端到端智駕芯片,追趕上FSD,這個時間差之內,特斯拉新的FSD芯片和積累的大量人類駕駛數據訓練的模型,恐怕又甩出追趕者一大截了。

很難有人能夠長期保持技術領先,窪地終究會被填平。但是提前構建一個體系,發展生態的好處在於,你在這個體系下積累了先發優勢,過去智能手機時代是App,大模型上端時代,是專用Transformer的芯片的計算加速、模型編譯適配、數據和應用踩動的飛輪,時間積攢了強大市場推力,誰能從洪荒中覺醒,率先創世,誰可能成爲新一代的巨頭。