英伟达在人工智能芯片领域的破坏性创新研究

梅丹琳

摘要：本文通过结合英伟达CPU技术创新的实证案例，分析了破坏性创新在人工智能新背景下的特点，提出在人工智能芯片行业技术创新者在进入市场前“先制行为”的重要性;对于在位企业来说企业历史的技术知识和积累会限制企业对新技术的战略开发，AI复杂的市场发展方向和算法的不确定性对企业提出更高的市场能力要求，从而为破坏性创新理论提供更多实证分析支持。

关键词：破坏性创新;英伟达;芯片行业;先制行为;CPU;FPGA

中图分类号：G20

文献标识码：A

文章编号：1672 - 8122（2018）11 - 0022 - 04

破坏性创新理论最早由荷兰人熊彼特提出，1995年哈佛教授克里斯坦森再次提出并发展随后受到广泛关注[1]，无论是创业公司还是成熟的在位企业，很多都把它作为商业运营的指导理论。对破坏性创新理论的研究文献也非常多，仅2014年英文文献就有2000多篇。这个理论指向这样一个严峻的问题——为什么已经非常成熟的在位企业会被一个市场新进入的创业公司所挑战，并以破坏性的规模失去原有的市场;[2]。20年后，2015年克里斯坦森再次发表了文章《What Is Disruptive Innova-tiori》[3]以及2016年发表的《Disruptive Innovation：Intellectual History and Future Paths》[4]为破坏性创新理论的不足之处以及发展的方向提出建议。例如在不同的产业中，破坏性创新模型的轨迹并不相同，需要探索更多样化的轨迹模型;面对破坏性创新，在位的企业应该如何做出有效反应，目前的理论研究提示建立一个新的独立于主体的部门有利于应对破坏性创新，但是这一模式并不总是有效;在一些案例中，应对威胁的失败并不是由于缺乏理解和注意或者是企业的资源分配的限制，因此如何更好地去應对破坏性创新仍需要进一步研究。本文通过对当下人工智能这样一个新兴领域的破坏性行为的实证研究，来探究芯片行业破坏性创新的特点。

一、破坏性创新的本质

破坏性创新之所以成为可能源于创新企业一开始所进入的市场是低端市场、新市场或者是利基市场，这些市场共同的特点是他们容易被在位企业所忽视，从而导致在位企业不能做出及时有效的反应。破坏性创新另一个重要的特点是它常常建立了一种和在位企业不同的商业模式，正是这种新的商业模式所产生的新的价值网络具有一定的破坏规模性，例如iphone的创新具有破坏性不仅仅是因为其产品本身而在于他创造了新的商业模式——让所有人可以参与开发苹果商店的应用程序。破坏性创新不同于持续性创新常规S技术曲线的本质在于它纵轴测量的是不同于已建立价值体系的性能属性，“破坏性技术在某一价值体系内部特有的轨道上出现并发展，当它们发展到能够满足另一个价值体系所要求的性能水平时，这种破坏性创新就侵入那个体系，威胁在位者。”[2]

在新市场破坏模式中如图1所示，创新者是在新的价值体系与“非消费”竞争[5]。例如PC市场是在尚未形成明确推销策略的情况下出售其产品，通过对市场进行试探的方法，这些产品最终的主导应用浮现出来。一旦刚启动的公司在新市场中发现一个运作的基础，它们便认识到通过持久性改进，能够以比它们的新市场所要求的更快的速度来增加产品的性能。而这时在位企业关于市场的观点和新加入公司的观点并不对称，在位企业在审视新出现的比较简单的市场时认为获利点或市场规模并不引人注目。与此相反，新加入公司认为潜在市场容量和获利点有很大的吸引力。虽然一些在位企业能够采取应对措施来维护它们的市场地位，但是发现新加入的公司已经在制造成本和设计经验方面形成了不可逾越的优势。

二、英伟达（Nvidia）创新路径

在人工智能大热的时代，全球可编程图形处理技术开发者英伟达（Nvidia）公司可以说是近几年来最受关注的芯片公司，在数据中心和深度学习方面以破坏性的姿态成为了行业的领头羊，分走了曾经一家独大的英特尔在计算芯片领域的很大一杯羹。如图2所示，2016年英伟达在兴起的人工智能市场领域芯片的销售额剧增，股票市值也一路飙升，成为AI界最被看好的芯片公司，互联网的几大巨头谷歌、Facebook、百度、阿里巴巴等都在超大规模云计算上使用了英伟达的GPU技术，同时还包括智能医疗和无人驾驶等其他智能领域。而在这之前，在以摩尔定律为基础的“钟摆计划”_F，英特尔的计算芯片性能以每两年翻番的速度稳居市场第一。

英伟达起初瞄准的是图像加速这个细分市场，主要用于游戏领域，又称显卡。1999年它发明了GPU技术，这是一种并行计算的架构，专门用于高性能的图像加速处理。GPU在某一价值体系内部特有的轨道上出现并发展，而在绝大部分人对于GPU的认识还局限于游戏图形加速时英伟达看到了GPU在其他领域的潜力，着眼于为GPU技术搭建一个方便开发人员使用的平台。2006年英伟达推出CUDA平台，这意味着开发人员可以通过CU-DA更方便地利用GPU来加速计算。当GPU技术发展到能够满足另一个价值体系所要求的性能水平和性质的那一点时，创新就侵入那个体系。2012年CUDA、CJPU与深度学习的神经网络结合在一起震惊了学术界，当时加拿大多伦多大学的GeoffreyHinton带着两个学生，用GPU训练深度神经网络拿下了ImageNet图像识别大赛的冠军，这让GPU在人工智能领域名声大噪。同年英伟达与谷歌的人工智能团队合作，建造了当时最大的人工神经网络。而如今，英伟达GPU业务已经遍布AI的各个领域，云计算、深度学习、无人驾驶、医疗和虚拟现实等。英特尔虽然也想出很多方式来维护自己在AI计算市场的地位，但是英伟达的技术创新已经形成了不可逾越的优势。

三、基于实证案例的理论分析

破坏性创新理论的研究大部分集中于对在位企业的对策研究，但是对创新者的研究相对较少。Steven等人通过实证研究考察了在位企业和创新者在破坏性技术创新商业化过程中的不同角色，“相比于在位企业很少通过战略性的方式去商业化破坏，创新者则首先会选择破坏性技术，并采取市场推动和技术推动的商业化战略”[6]。这在英伟达这个实证案例同样适用，英伟达投入大量资源开发CUDA平台——一种通用并行计算架构，这是一个短期看不到收益的项目，但是英伟达倾向于采取破坏性的技术，这既和英伟达在GPU不断深入所看到的未来市场的视角有关，也和创新公司在边缘化的市场竞争中寻求出路的决心有关。

在英伟达的案例中，企业先制行为（ Proac-tiveness）起到了非常关键的作用，这对互联网行业创新具有很好的启示作用。在AI芯片领域，技术不是孤立发展的，而是一个生态化的系统，需要与已经在使用旧技术的开发人员做出易用性的协调，需要硬件层面和软件层面的协同发展。企业的先制行为是指在进入市场之前进行信息收集或者有意地去引导改变市场的行为，与之相对的是反应行为（ reactiVeness），如图3所示，它指的是相较于在进入市场前所作的一系列复杂的市场准备，反应行为更倾向于被动地对出现的问题做出相应行动。

Birgitta Sandberg通过实证案例也提出了这种先制行为在创新者进入市场前的重要性，“由于市场对创新的接受至关重要，企业需要正确定位创新产品的使用者，在破坏性创新产品投放市场之前需要培养使用創新产品的意识，对未来的使用者进行培训。”[7]英伟达在对CUDA平台开发进行市场调研过程时，通过和来自工业界的人士交流发现他们宁愿牺牲性能也不愿接受一门新的语言。因此为了能够给相关编程人员提供很好的入门体验，从而便于CUDA的推广，CUDA采用了已经流行的C语言作为基础，这样编程人员就不需要去学习特定的显示芯片的指令或是特殊的结构，即可编写在GPU上运行的程序，这促进了最初市场上CUDA在程序员之间的流行。英伟达让自己开发的所有消费级GPU和高端产品都支持CUDA，这意味着只要研究人员、学生有电脑，就能在学校实验室和宿舍里开发软件，英伟达还说服了许多大学开设课程，教学生用他们公司的最新编程技术。随后程序员们逐渐把GPU应用于气候建模、勘探石油和天然气等很多领域，直到AI兴起，GPU迅速地被应用到数据中心、深度学习等领域。GPU技术在市场上的成功和英伟达一系列的先制行为是分不开的，我们可以用这个观点去审视芯片行业的另一个技术FP-GA，FPGA虽然在硬件上越来越强，但是软件上的开发环境并没有跟上，没有像GPU技术那样广泛的市场先制行为，这导致FPGA仍旧在一个小众市场上没有起来。

四、从在位企业角度反思

英特尔的失利和它资源分配倾向于CPU的性能提升以及受历史技术知识和积累的限制分不开，英特尔的芯片因为X86架构获得巨大的成功，但是也被x86架构所拖滞。英特尔在1997年就对GPU进行了初步尝试，正如克里斯藤森所描述的破坏性创新技术常常首先出现于在位企业，但英特尔并没有把GPU作为自己的战略发展方向。2010年为了保持优势的英特尔重新推出了显卡Larrah ee，虽然研发团队、开发概念等都与英特尔集成式显示核心完全不同，但研发进度不如预期、图形性能不佳、功耗过高等因素最终失败。英伟达的创始人黄仁勋评价Larrabee认为其性能在老旧的x86架构下无法有出色表现，也没有在可编程和固定功能上作出合理平衡，过分强调可编程，而图形处理任务过程当中并非全部都可以通过可编程来实现，即使有但性能也会很糟糕。由此可见，一个强大的技术核心反过来会限制新技术的发展。

英特尔虽然有很强的抵御风险意识，有证据表明英特尔公司高层把破坏性创新理论作为自己的策略指导理论之一，并且英特尔在管理上掌握了诱导策略（Induced）和自主策略（Autonomous）很好的平衡，但是仍然在AI领域失掉了领先地位，这意味着在AI时代，芯片技术公司面临着更为复杂的技术发展的不确定性，例如人工智能市场的不确定和算法的不确定性都是影响公司的战略判断，这需要在位企业具备更加深入的市场能力和战略眼光。

五、在位企业策略分析

对于在位企业应该如何应对破坏性创新的挑战，以往的研究提出了很多观点：1.进入新的细分市场;2.合作或者收购;3.可以打出怀旧等的感情牌;4.加强利用品牌和企业的威信度;5.推出性能混合产品，例如混合动力性汽车。对于英特尔来说可以采取的策略有进入新的细分市场和收购与兼并其他技术型公司。事实上英特尔也是沿着这两条路径在走，英特尔近日宣称在2020年推出自己的独立GPU技术，虽然没有宣布具体的方向，但是可以预测英特尔的目标可能会是其他的细分市场。英特尔也采用了合作与收购的方式，例如和拥有GPU技术的另外一家公司ADM合作以及收购了FPGA公司Altera以及做ASIC的芯片公司，都是为了抵御这种破坏性创新已经带来的和可能带来的打击。

六、总结

破坏性创新理论作为21世纪最受关注的商业创新理论仍然存在很多待完善的地方，例如通过更多实证案例去总结不同领域破坏性创新的特点;破坏性创新者应该如何更好地实现创新的路径;在位公司的战略对应对破坏性创新的影响等。总的来说破坏性创新理论对商业决策与企业的发展有重要的指引意义。

参考文献：

[1]Joseph L Bower， Clayton M.Christensen.“Disrup-tive technologies： catching the wave.”[J].HarvardBusiness Review， 1995

[2] （美）克雷顿.克里斯藤森著.吴潜龙译.创新者的窘境[M].南京：江苏人民出版社，2001.

[3]Clayton M.Christensen.“What is disruptive innova-tion？”[J].Harvard Business Review ，2015.

[4] Clayton M.Christensen， Rory McDonald， ElizabethJ. Altman， and Jonathan Palmer“Disruptive Innova-tion： Intellectual Historv and Future Paths"[J].Harvard Business Review，2016.

[5] 孙琪贵，邓欣，徐飞.破坏性创新的概念界定与模型构建[J].科技管理研究，2006（8）.

[6]Steven.T.Walsh，“Differentiating Market StrategiesFor Disruptive Technologies”[J]. IEEE TransationsOn Engineering Management ，2002.

[7]Birgitta Sandberg，“Creating The Maket For Distrup-tive Innovation：Market Proactiveness At The LaunchStage"[J]. Journal Of Targeting Measurement AndAnalysis For Marketing，2002.