MNN支持NPU啦！！！

作者|MNN团队

出品|阿里巴巴新零售淘系技术部

 

AI 芯片时代 

2016 - 2017年，AlphaGo 先后战胜李世石和柯洁，随着深度学习进入公众视野的，还有 Google 的 TPU 。

之后，Qualcomm、Apple 等芯片厂商也相继进入了这个战场。一时间，APU、TPU、NPU 成了科技媒体的宠儿，各大厂商在发布会上的跑分比武应接不暇。

而 XPU 们也确实凭借着为深度学习定制的向量、矩阵、张量计算单元和更高效的缓存设计等，实现了数倍于 CPU、GPU 的性能。

以麒麟 NPU 为例，从18年7月的麒麟970到19年9月的麒麟 990 ，短短两年就实现了数倍的性能提升，是不是有一种摩尔定律再临的感觉？

除了性能强劲之外，XPU 的功耗相比于 CPU、GPU 也要更低。依然以麒麟810和990为例，接近1/10的功耗表现，可以和我的电量恐惧症说再见了！

MNN + HUAWEI HiAI 

MNN 作为阿里巴巴开源的端侧推理引擎，已经支撑了两届淘宝双十一。我们以轻量级的推理引擎和配套工具，支持 Caffe、TensorFlow、PyTorch 训练框架和端侧 CPU、GPU、NPU 上的高效推理。

手机淘宝中有许多对实时性和精度要求都比较高业务，例如视频流检测、拍立淘等等。在算力有限的情况下，性能和精度往往不可兼得 —— 要么接受更慢的响应速度，保障精度，例如放弃视频流，只支持图片；要么舍弃一部分精度，用更小的模型换取更快的速度。

HiAI 是华为端侧 AI 能力开放平台，通过 HiAI Foundation 芯片能力开放，可以借助异构调度和 NPU 加速， 获得更佳的性能和功耗，有了这样性能和功耗同时得以提升的方案， MNN 就可以在配备了 NPU 的设备上启用那个名场面 —— 我全都要！

那么，究竟要怎么做呢？毕竟NPU是完全不同于CPU和GPU的计算设备。在这里，就需要简单回顾一下 MNN 对计算设备的抽象了。

计算设备在 MNN 中，被抽象为 Backend ，即后端；每一种后端都有三种职责：计算资源的分配、计算任务的调度、数据拷贝（含必要的格式转换）。 MNN 在实现对华为 NPU 支持的时候，就依赖了这种抽象设计。

具体来说，创建会话阶段，我们会在 NPUExecution 的 onCreate 方法中，将 MNN 的 Op 转换为 HiAI 的 OM Op ，逐步构建出 OM 的模型图；资源分配阶段，我们会在 NPUBackend 的 onResizeEnd 方法中，编译 OM 的模型图，生成 NPU 可用的 IR 模型，并预留出输入输出相关的 AI Tensor ；在推理运行阶段，我们会借助 NPUBackend 的 onCopyBuffer 方法，将输入数据从 MNN Tensor 拷贝到 AITensor ，而后利用华为 NPU 执行推理计算，再将结果从 AITensor 拷贝到 MNN Tensor。

整个过程看上去还是非常复杂的，但是 MNN 把绝大部分复杂的工作隐藏在了后端的抽象设计中。用户在使用的时候，只需要将 backend 的 type 设置为 NPU ，就可以实现对 NPU 的调用。同时，如果设备不支持 NPU ，还可以自动将计算回退到 CPU 上来实现。 

 

双十一NPU实战 

在今年的双十一中，拍立淘率先使用了 MNN + NPU 的能力。我们和天猫以及其他商家展开深度合作，推出了商家扫 Logo 活动 —— 用户可以像扫二维码一样，在扫描商家 Logo 后，获取商家发放的权益。在 NPU 加速之后，商家 Logo 在手机上只需要几毫秒的时间，就可以精准识别。是的，就是如此丝滑。

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拍立淘在双十一期间开启了数十个品牌的 Logo 扫描，相关招商渠道建设中，敬请关注拍立淘官方渠道。准备好你的脑洞吧。

现在想试一试的话，还可以掏出你的手机，打开手机淘宝扫一扫，下列Logo都可以玩起来啦~

寄望未来 

笔者和 Apple、Arm、华为等公司的工程师都有过交流，大家对 XPU 的未来都一致看好。虽然 APU、TPU、NPU 间的乱战可能还要持续上三五年，但在深度学习应用领域，它们逐步从云端走向终端，逐步替代 CPU、GPU 应当是大势所趋。

MNN 会持续关注 NPU 领域的发展。同时，MNN 和华为 NPU 的合作也还在进一步推进中，后续 MNN 的相关代码会在建设更成熟之后开源。我们也同样期待华为在 NPU 方面的进一步发展。

 

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