英偉達的創新與生態

劉致雅

英偉達中國區高級市場總監劉念。寧英偉達率先意識到，深度學習是一個潛在的大市場

“摩爾定律已經死了?！庇ミ_（NVIDIA）CEO黃仁勛在2019年末下了這樣的定論。

摩爾定律是所有計算機人都耳熟能詳的詞。這個詞指的是1965年英特爾聯合創始人戈登·摩爾（Gordon Moore）提出的一個想法，即集成電路上可容納的元器件的數量每隔18至24個月就會增加一倍，性能也將提升一倍。

半個世紀以來，這條定律都非常準確地預測了半導體行業的發展趨勢，成為計算機處理器制造的準則，也成為推動科技行業發展的“自我實現”預言。

那么以游戲芯片起家的英偉達為何會得出這樣的結論？這豈不是“打臉”？他們會如何應對“摩爾定律已經結束”的未來？

“英偉達很早就認識到這個世界在不斷變化?！庇ミ_中國區高級市場總監劉念寧在接受創業采訪時強調，“所以創新被看作是‘第一原則，創新的核心則是創造出讓客戶滿意且能提高行業標準的產品?！?/p>

從1999年在納斯達克上市，發行市值不過2.3億美元;到2020年最新市值高達1780多億美元，英偉達對“創新”這一概念有著當之無愧的發言權。

創新被看作是“第一原則”，創新的核心則是創造出讓客戶滿意且能提高行業標準的產品。

從GPU到HPC再到“HPC+AI”

1993年，英偉達成立。創始人是從LSI Logic走出的黃仁勛及來自Sun Microsystem 的兩位工程師 Chris Malachowsky 和Curtis Priem。黃仁勛看準了圖形顯示芯片賽道，并堅信終有一天PC會成為享受游戲和多媒體的消費級設備（在當時PC主要作為生產力設備而非消費級設備），這也是英偉達誕生的初衷。

盡管其RIVA處理器系列一經推出就成了行業“爆款”，彼時的英偉達還是一家“小公司”，直到1999年上市，發行市值也不過2.3億美元左右。

1999年對于英偉達來說是具有里程碑意義的一年。同年，英偉達推出 GeForce 256——世界上第一款功能齊全，可從真正意義上替代 CPU 渲染的圖形處理單元（GPU）就此誕生。GPU也就是Graphic Processing Unit（圖形處理器），和CPU相比，更擅長進行大規模并行數據處理。

GPU誕生后，整個芯片世界也同時進入了一波新的飛騰時期。但是和英特爾、AMD不同的是，英偉達一心專注在GPU領域，將幾乎全部的研發費用都投入在了GPU上，不斷打磨技術，構建核心能力——它堅信，未來屬于GPU。

雖然GPU是為了圖像處理而生，但GPU不僅可以在圖像處理領域大顯身手，還可以被用在科學計算、密碼破解、數值分析、海量數據處理（排序、Map-Reduce等）、金融分析等需要大規模并行計算的領域。因此，GPU也可以認為是一種較通用的芯片。

2007年，英偉達收入超過40億美元，相比上市時增長了近5倍。

隨著PC市場增長趨緩，顯卡市場的增量紅利消失，競爭對手對存量市場的爭奪開始趨于白熱化。2008年，AMD公司收購顯卡二當家ATI公司，試圖用CPU整合GPU，而Intel也開始倒向ATI，并在自己的芯片組中集成了3D圖形加速器。CPU向GPU宣戰。

此時，受到2008年金融危機影響的英偉達也出現了虧損。當英偉達發現傳統業務注定只能在存量市場中博弈時，它毅然進行業務轉型——創建出CUDA編程模型和Tesla GPU平臺，將并行處理引入通用計算領域，一種全新的強大的高性能計算方式（HPC，High-performance Computing）由此誕生。

英偉達的核心價值觀第一條就是創新。而創新的第一原則就是做出讓客戶滿意、并且能夠提高行業標準的產品。

在此之前，HPC領域雖被行業看好，但并沒有明顯勝出的“贏家”。在NVIDIA 推出CUDA之后，江湖格局已定：CUDA使用C語言擴展并行編程，通過共享存儲器來通信，兩個層次的并行方式都簡化了編程，這使得本科生也能夠使用CUDA來寫大規模高性能計算程序;競爭對手AMD的brook++一下子就黯然失色。

此后，英偉達聚焦高端游戲市場，并同步發展GPU通用計算。智能手機出現后，筆記本電腦、平板等多元化應用分散了PC的需求，PC及PC獨立顯卡出貨量均開始呈下滑趨勢。但是英偉達此時已經成功地將戰略中心轉移至高端游戲卡市場，加快GPU架構的迭代速度，實現與PC市場成功解綁。

在HPC領域的深耕使得英偉達在下一波浪潮來臨時做好了充足準備——2012年，深度學習之父Hinton采用GPU解決方案去參加了大規模視覺識別挑戰賽（ILSVRC）而一舉奪冠。

AI時代到來，人類社會進入到新紀元。

英偉達率先意識到，深度學習是一個潛在的大市場。在當時，其競爭對手幾無察覺。深度學習大火后，英偉達為互聯網大公司提供GPU用于深度學習訓練，在這一領域基本上占據了絕對優勢，并且為英偉達貢獻了大量收入和近十倍的市值提升。

2015年，公司營業收入增長至50億美元左右，總市值突破150億美元，實現對AMD的反超。與此同時，用于運算的Tesla顯卡也隨著GPU架構的升級得到不斷更新，為后期數據中心業務發力做出了充足的儲備。

如今，英偉達已經在人工智能訓練芯片市場確立了壟斷性地位，市值達千億美元。這既是時代的機遇，也是專注的結果。超級計算的適用范圍正在迅速擴展，從最尖端的物理、醫學研究，到當前最熱門的人工智能和自動駕駛研發，時代再次證明了英偉達的眼光——以CPU為中心的單塊式超級計算機時代即將結束。

新的時代已經到來。

“創新”第一原則：提高行業標準

看起來，英偉達是被AI的“餡餅”砸中。實際上，機遇往往是為做好準備的人提供。

“英偉達的核心價值觀第一條就是創新。”劉念寧告訴創業邦，“而創新的第一原則就是做出讓客戶滿意、并且能夠提高行業標準的產品?！?/p>

就像大家很容易遺忘在iPhone發布前，蘋果已經在電腦上做了十幾年操作系統一樣，AI芯片公司們也在忘記英偉達是一家顯卡供應商的同時，它還一直在不斷打磨另一個殺器——CUDA。

其實，在CUDA推出后的一段時間內，英偉達的HPC業務收入相比其他業務還是小頭，給英偉達帶來的利潤也不高，但是英偉達還是堅持為GPU計算開發了一代“熱卡”Fermi，Fermi能進一步降低CUDA編程的難度。

在每年的NVIDIA GTC會議上，黃仁勛還會花大量的時間介紹GPU計算，出了什么新卡和新庫，CUDA新版本有那些特性，等等，讓參會者時常忘記這是一家以顯卡為主營業務的公司。

“正是因為基于這樣的第一原則，我們才能在其他人都還沒覺察到他需要什么的時候，就帶給他新事物。”劉念寧說。

那么如何為消費者帶來新的產品和新的體驗？劉念寧告訴創業邦，英偉達把創新分成了四個方面：第一，夢想要大（dream big）;第二，從小做起（start small）;第三，敢于冒險（take risk）;第四，快速學習（quick learning）。體現在從GPU到HPC的轉型上，就是一方面把GPU通用化——讓一塊只能渲染圖形的獨立顯卡，變成一個通用計算圖形處理器（GPGPU）;另一方面讓英偉達現有與即將推出的所有GPU都必須支持CUDA程序。

“這就是為什么在游戲業務蓬勃發展的同時，英偉達能很早就開始頗具先見性地著手將 GPU 用于通用計算的問題;在AI時代到來之前，英偉達也很早就在使用深度學習教AI觀察及識別圖像和聲音，了解它們的狀態，并推斷接下來會出現什么?！?劉念寧說。

例如，英偉達是少數建立了VR生態的公司之一，并通過HolodeckVR平臺助力3D模型的協同開發。和PC游戲類似，性能對于VR設備至關重要。VR設備的高性能需求將使得英偉達產品進一步高端化。公司計劃將 GeForce GTX 1060 或者更高端的GPU用于具備VR功能的臺式機或者筆記本電腦。高性能硬件將大幅降低總體擁有成本，創造長期商業機會。

打造安全的自動駕駛汽車，也許是當今社會所面臨的最大計算挑戰。實現自動駕駛汽車所需的投入呈指數級增長，面對復雜的開發任務，則需要像Orin這樣的可擴展、可編程、軟件定義的AI平臺。

如今，不管是在自動駕駛，醫療健康，還是大數據領域等，都能看到英偉達進行創新的原則——圍繞并行處理技術方面的基本優勢，在不同的領域中找尋突破和延伸。

以自動駕駛為例。2019年12月，英偉達發布了最新的自動駕駛芯片Orin，該芯片由 170 億個晶體管組成，由英偉達團隊耗時四年打造。Orin SoC 集成了英偉達新一代 GPU 架構和 Arm Hercules CPU 內核以及全新深度學習和計算機視覺加速器，每秒可運行 200 萬億次計算，幾乎是英偉達上一代 Xavier 芯片性能的7倍。

正如黃仁勛在蘇州GTC China 大會上所表示的：“打造安全的自動駕駛汽車，也許是當今社會所面臨的最大計算挑戰。實現自動駕駛汽車所需的投入呈指數級增長，面對復雜的開發任務，則需要像Orin這樣的可擴展、可編程、軟件定義的 AI 平臺?！?/p>

回顧英偉達發展歷程，劉念寧認為，從 PC 圖形芯片到游戲顯卡，從GPU到HPC再一路到AI，英偉達能從一家傳統的顯卡供應商轉變為人工智能服務器供應商，推動它不斷前進的，正是“創新”。

一磚一瓦搭建生態

2020年，美國財經網站Market Watch曾用“華爾街為之震驚”，來形容英偉達財報的強勢表現——游戲板塊保持強勁、云計算應用穩中有漲、無人駕駛、專業視覺化、OEM&IP前景可期。

未來，英偉達的野心在哪里？

劉念寧根據自己的市場觀察，認為答案將落在“生態”上。

其實，自從推出CUDA以來，如何建立生態，吸引開發者使用CUDA就是英偉達一直在思考的事，隨后，英偉達推出了一系列的措施來建立生態。

“當我們看到一個新興市場的潛力時，會基于我們現有的技術優勢，找到合適的細分角度再去切入。”劉念寧說，“這時候，需要開發者和初創企業為我們（英偉達）賦能，一個開放式的生態平臺必不可缺?！?/p>

隨著自然語言理解取得最新突破，AI可以學習人類知識的代碼，計算機也可以進行自然對話、進行閱讀和總結，并更自然地與人類協作。從運輸到醫療保健，從金融服務到零售，各個行業都在競相利用AI的自動化功能，這也意味著可應用的場景將更加垂直化和碎片化。

如何進入到這些新場景中？英偉達一方面對數據庫進行開源，如支持常見并行原語的CUDA，支持多GPU之間通信的NCCL，英偉達優化的nvcaffe等，這些庫降低了各個領域使用英偉達GPU開發應用的難度。但另一方面，英偉達并沒有貿然推出新品，而是通過優化軟件性能的基礎庫給廠商賦能，通過這種“多交朋友”的方式，英偉達擴大了生態觸角，又避免了自己去做的潛在失敗可能。

例如，過去數十年來，汽車行業的研究和開發投入都集中在引擎設計和材料加工上?？涩F在，更多汽車生產商打算把資金投入到由軟件定義的未來自動駕駛技術上。英偉達在此基礎上和豐田進行了合作開發、訓練和驗證，并將架構擴展至新一代自動駕駛汽車的完整產品線上。

2016年，英偉達發起了名為“英偉達初創加速計劃 NVIDIA Inception Program”的開放式創新計劃，目前已經與5000多家各個垂直領域的AI初創公司合作，作為一個免費會員制的創業孵化器，英偉達初創加速計劃 NVIDIA Inception Program依托英偉達在業界領先的AI技術，以技術為驅動，為會員提供全方位的免費服務，支持使用深度學習，機器學習以及數據科學技術的初創公司。

通過初創加速計劃，能夠迅速了解世界上最領先的創業公司在做什么，并且在適當的時機還可以通過投資等手段把這些創業公司吸引到自己的生態中。

其中，在劉念寧主導的中國市場中已有600多家合作伙伴，分布在全國30多個城市以及30多個不同的行業。如果成為初創加速計劃 Inception Program的成員，就可以較早應用NVIDIA 的技術并參與協助NVIDIA一些新產品線的研發，例如圖森未來、速騰聚創等一批國內自動駕駛技術公司就是初創加速計劃 Inception Program的成員。

“對于英偉達來說，通過初創加速計劃，能夠迅速了解世界上最領先的創業公司在做什么，并且在適當的時機還可以通過投資等手段把這些創業公司吸引到自己的生態中?！?劉念寧說。

以圖森未來為例。這是國內最早研發可商用的L4級（SAE標準）自動駕駛卡車解決方案的公司之一，總部設在北京和美國圣迭戈。圖森未來先通過初創加速計劃 Inception Program獲得了英偉達的注意，隨后又在進行B輪融資時獲得了英偉達GPU Venture Program的投資。

作為上市公司，往往面對“創新”時會優先考慮哪個項目更容易盡快實現收入和盈利，從而可以繼續做大上市公司市值。

那么對于項目培養周期長、投資金額大、回報周期長的項目，就會被上市公司放在次重要位置，甚至被擱置、拋棄。可是很多偉大的技術突破性產品，需要公司用很長的時間投入巨資耐心培育，這就導致大公司陷入了“創新者的窘境”。

“英偉達突破‘大公司窘境的方法是建設生態，我們為初創公司和開發者提供他們需要的產品和技術。”劉念寧說，“這樣一來可以為初創公司賦能;二來可以加速英偉達的開發速度?！?h3>以人為本，不斷重塑自我

今年以來，突如而來的疫情席卷全球。在經濟蕭條的大環境下，該如何堅守初心，積極創新？黃仁勛不久前給所有員工寫了一封公開信，信里體現了這家大公司“以人為本”的理念。

信里首先提及，英偉達不僅不會裁員，還會“爭取給大家多發一些錢”。而公司在圖形、科學、人工智能和機器人領域所做的工作對未來比以往任何時候都更加重要?！叭藗儗C器人技術的興趣正在高漲，從自動零售結賬和倉庫機器人到自動移動消毒機器人，把造成工人感到不安全的任務自動化。在醫療保健領域，診斷儀器和科學計算的需求量很大，因為醫療行業正在尋找遏制和減輕這種病毒影響的方法?！?/p>

除此之外，英偉達也在用自己的技術和專業技能加速疫苗的研發?！拔覀兘M建了一支由英偉達人工智能和高性能計算機專家組成的團隊，加入了COVID-19高性能計算機聯盟……大部分計算能力是NVIDIA GPU加速的。我們在充分利用這些系統方面擁有豐富的專業知識，協助加速疫苗的研發?！?/p>

信的最后，黃仁勛還為世界各地居家辦公的員工打氣：“我最喜歡的是，我們的一位員工在這一切之中生了一個漂亮的女嬰。她正在享受育嬰假福利。我提醒她，我們都正在享受同樣的居家福利。雖然沒有忙著換尿布，但許多同仁正在重新溫習幾何和三角。說不定還有些人很樂意和這個新手父母交換位置呢！”

在這個特殊的時期，英偉達初創加速計劃 NVIDIA Inception Program還依托公司的生態資源推出了一系列的活動支持會員公司，如通過英偉達深度學習學院NVIDIA DEEP LEARNING INSTITUTE（DLI）在線課程可以免費學習通用基礎、數字內容、醫療、智能視頻分析、IT等眾多領域課程，并在學習完成后獲得英偉達深度學習學院（DLI）的課程認證證書。

再比如，初創加速計劃Inception Program的會員也可以享受GPU云資源優惠，這些云資源包括AWS、Microsoft Azure、滴滴云、阿里云等。

如果問，天下是否有免費的午餐？那么在摩爾時代，摩爾定律就是免費午餐;在AI時代，算力就是免費的午餐。英偉達知道自己的優勢所在，英偉達還將把自己的優勢在各行各業發揮出來。

27歲的英偉達意氣風發，如同一臺“學習機器”，不斷重塑自我。