科普:揭秘美圖T9背後的FPGA計算平台 處理速度提升30倍

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近日，美圖公司在新款手機T9的發布會上公布了FPGA雲端加速技術。根據介紹，該技術已經在美圖T9的夜景相機中應用，使用者拍完夜景照片之後可以向雲端發起處理請求，利用深度神經網路智能去除照片中的噪點。美圖工程師表示該方案相比傳統伺服器硬體，速度提升達30倍。

平常科技互聯網圈裡，經常接觸人工智慧、神經網路之類概念，但相比之下FPGA出現的幾率則相對較少。到底什麼是FPGA？其應用前景如何？根據資料介紹，FPGA（Field－Programmable Gate Array）即現場可編程門陣列，通俗來說，它是一種可以改變功能的晶元，用戶可以通過編程實現不同的電路功能。與傳統伺服器硬體相比，FPGA具有效率更高速度更快功耗更低優點，更適用於複雜多變的數據中心等應用

除了這次美圖T9演示的夜景相機，此前在美圖秀秀中已經見過的手繪自拍和Andy繪畫機器人，實際也是用了雲端處理的方式。為什麼要用雲端伺服器而不是手機本地硬體進行這些操作呢？

美圖影像實驗室MTlab（http://mtlab.meitu.com）對此解釋：這些年我們積累了很多尖端的圖像處理演算法，大量用到了深度神經網路技術，但是在具體應用時發現神經網路的計算量非常龐大，手機上做這個計算不論從硬體性能、內存容量，還是從計算時間都完全無法完成。當今手機上搭載的晶元，至少要提升上百倍性能才能滿足要求。如此一來，為了保證圖片處理效果，雲端處理就成了一個解決方案。

現在，美圖手機全新採用FPGA計算平台代替傳統伺服器，將神經網路固化到FPGA中，雖然同樣是雲端處理，但是運算速度提升了約30倍，並且更加省電，綜合性價比更高。相比傳統方案，FPGA更省電，經測試在相同計算量下，FPGA功耗是傳統解決方案的十分之一，而在在相同功耗下，性能至少可以提升10倍。

據MTlab測算，相同的處理任務，用FPGA雲端處理只需幾秒，而用手機本地硬體的話可能要花一分多鐘。而且此時手機處理器是全速運行狀態，系統反應會變慢，對電池的消耗很快，用戶體驗也會很差。同時，FPGA本質是個通用計算平台，可以執行各類運算任務，尤其當前流行的神經網路計算。MTlab也表示未來會在美圖產品中開放更多的雲端處理功能。

此外，FPGA對美圖方面來說還有一個重要的意義，就是為其未來的MT-AI晶元做前期驗證，這可以大大加快晶元的研發進程。據悉，MT-AI晶元將會集成在美圖手機中，大幅加速人工智慧計算，並且降低功耗。

據悉，美圖公司所採用的FPGA計算方案由其投資的雪湖科技提供。雪湖科技是一家專註於異構計算解決方案的技術公司，團隊具有20年以上的異構計算開發經驗，開發過大量基於FPGA的數值計算演算法，具有極強的異構計算開發移植、演算法重構、演算法優化、架構優化能力。