中國是全球最大的在線零售市場，而阿里巴巴則是中國最大的電子商務公司。作為阿里巴巴集團旗下的云計算和數(shù)據(jù)智能部門，阿里云為國際客戶的在線業(yè)務及阿里巴巴集團自身的電子商務生態(tài)系統(tǒng)提供綜合全面的成套全球云計算服務。在公有云服務提供商市場上，阿里云的市場份額位居亞太地區(qū)首位。

阿里云的業(yè)務之一是為眾多第三方廠商處理海量產品圖像。由于一些圖像內含有未付費廣告等多余文本信息，給付費廣告業(yè)務造成不利影響，因此，為了確保電子商務網站提供一致的體驗，需要以 AI 推斷對每天數(shù)千萬幅圖像中嵌入的有害文本或多余文本進行檢測，隨之而來的是巨大的 AI 推斷計算工作負載以及高昂的運營成本。

借助 ML 框架在賽靈思 FPGA 上直接加速 Yolo-v2

阿里巴巴過去使用 GPU 運行 Yolo-v2 Tiny（數(shù)據(jù)類型為 Float32），通過這種方法掌握每日千萬級的圖像內容。由于該架構未經充分優(yōu)化，GPU 只能實現(xiàn)有限的每秒查詢次數(shù) （QPS） 吞吐量，導致用電成本高、服務器空間占用大。為了降低運營費用，阿里巴巴尋求比 GPU 成本更低的解決方案來檢測有害或多余的文本信息。

依托于賽靈思 16nm Virtex UltraScale+? FPGA 的高度自適應架構，阿里云 FaaS 團隊在 Int16 上運行 Yolo-v2 Tiny 模型，在媲美 GPU 精度的前提下實現(xiàn)一流的 QPS 性能。單片賽靈思 UltraScale+ FPGA 每秒能處理數(shù)百幅圖片，與最初的 GPU 實現(xiàn)方案相比性能提高 3.5 倍。在 FaaS 的啟發(fā)下，雖然GPU通過完成類似優(yōu)化也可以達到類似性能，但賽靈思解決方案的單幅圖像成本更低。除此之外，賽靈思 Vitis AI 在加快開發(fā)速度方面也有著上佳表現(xiàn)。

VU9P 與 GPU 運行 YOLO V2 Tiny 的對比

賽靈思 Vitis AI 堆棧

在不降低精度的前提下節(jié)省 75% 總擁有成本

Vitis AI 支持開發(fā)者在無需編寫任何 RTL 代碼的情況下，優(yōu)化 DNN 模型并將預訓練的 DNN 模型部署到賽靈思 FPGA 中。其運行時及外殼程序讓開發(fā)者無需成為 FPGA 專家就能夠充分從賽靈思硬件加速中獲益。

阿里巴巴云和智能FPGA異構計算負責人張振祥負責領導該項目并成功在 F3 實例上實施了 AI 加速。

阿里云 FaaS 在云端提供統(tǒng)一的硬件平臺與中間件。在賽靈思 Vitis AI 的支持下，阿里云 FaaS 能夠大幅降低 AI 加速器的開發(fā)成本與部署成本。加速器廠商可以將加速器以服務形式提供給用戶，克服加速技術的硬件壁壘。用戶可以按需使用加速服務，不必理解底層硬件詳情。借助 Vitis AI，阿里巴巴和賽靈思聯(lián)合開發(fā) AI 加速解決方案的最大優(yōu)勢在于，阿里巴巴不需要任何人成為使用 FPGA 技術的專家。

此外，張振祥還指出：“起初，很多人對于將 FPGA 用于 AI 領域的前景并不看好，因為 GPU 使用方便且支持所有框架。但是，阿里云與賽靈思合作充分證明了其實 FPGA 更適合該領域中的特定場景?！?/p>

FPGA 更適合！

FPGA 更適合某些領域中的特定場景，尤其是在云 AI 推斷方面有顯著的成本優(yōu)勢。例如：

云端外殼程序使開發(fā)工作大幅簡化；

小寬度及修剪所需成本及功耗大幅降低；

圖像銳化及 FFT 過濾器等 IP 會為部分創(chuàng)新應用創(chuàng)造額外價值。

通過 FaaS 平臺，加上大量的 ISV 及獨立的 IP 開發(fā)商，F(xiàn)PGA 會在云端 AI 推斷領域迎來大量機遇。