基于內存計算技術的人工智能芯片問世
日期：2019-02-26 16:04:46 來(lai)源(yuan)：凡帝朗(lang)
通過改變(bian)計算的基本(ben)屬性，美國普林斯頓大學研究人員日前打造(zao)的一(yi)款專注于人工智能(neng)系統的新型計算機芯片，可在極大提高性能(neng)的同時(shi)減少能(neng)耗需(xu)求。
該芯片(pian)(pian)基(ji)于內(nei)存計(ji)算(suan)技術(shu)，旨在克(ke)服處理器需要花費大量時間和(he)(he)能量從內(nei)存中(zhong)獲取數(shu)據的(de)主要瓶(ping)頸(jing)，通過(guo)直接(jie)在內(nei)存中(zhong)執行計(ji)算(suan)，提(ti)高(gao)速度和(he)(he)效率(lv)。芯片(pian)(pian)采用了標準編程語(yu)言，在依賴(lai)高(gao)性能計(ji)算(suan)且(qie)電池(chi)壽命有限(xian)的(de)手機(ji)、手表或其他(ta)設備(bei)上特別有用。
研(yan)究人(ren)(ren)員表示，對(dui)(dui)于許多(duo)(duo)應用(yong)而言，芯片的(de)(de)節能(neng)與性能(neng)提升同樣(yang)重要，因為許多(duo)(duo)人(ren)(ren)工智(zhi)能(neng)應用(yong)程序(xu)將在由移動(dong)電(dian)話或(huo)可(ke)(ke)穿戴醫療傳(chuan)感器等電(dian)池驅動(dong)的(de)(de)設(she)備上運行(xing)。這也是對(dui)(dui)可(ke)(ke)編程性的(de)(de)需(xu)求所在。
經典(dian)計(ji)算機(ji)體系(xi)結構將處理數(shu)(shu)據的中央處理器與(yu)存儲數(shu)(shu)據的內存分離，很多計(ji)算機(ji)的能耗用于來回轉移數(shu)(shu)據。新芯片考慮在架構級別(bie)而(er)不(bu)是(shi)晶體管級別(bie)來突破摩爾(er)定律的局限。但創建這樣一個系(xi)統面臨(lin)的挑戰是(shi)，內存電路要設計(ji)得盡可(ke)能密集(ji)，以便打包大量數(shu)(shu)據。
研究團(tuan)隊使用電(dian)容(rong)(rong)器來解決上(shang)(shang)述問題(ti)，電(dian)容(rong)(rong)器可(ke)比(bi)晶體管在更密集的空(kong)間(jian)內(nei)進(jin)行(xing)計算(suan)(suan)，還(huan)可(ke)非常(chang)精(jing)確地制作在芯(xin)片上(shang)(shang)。新設計將(jiang)電(dian)容(rong)(rong)器與芯(xin)片上(shang)(shang)的靜(jing)態(tai)隨(sui)機存(cun)取存(cun)儲器（SRAM）的傳統(tong)單元(yuan)配(pei)對。電(dian)容(rong)(rong)器和SRAM的組(zu)合(he)用于對模擬（非數字）域中的數據(ju)進(jin)行(xing)計算(suan)(suan)。這種內(nei)存(cun)電(dian)路(lu)可(ke)按照(zhao)芯(xin)片中央(yang)處理單元(yuan)的指令執行(xing)計算(suan)(suan)。
實驗室(shi)測試表明，該芯(xin)(xin)(xin)(xin)片的(de)(de)性能比同類芯(xin)(xin)(xin)(xin)片快幾(ji)(ji)十到幾(ji)(ji)百倍。研究人員稱，其已將內存電路集成到可編程處理器架(jia)構中。“如果以前(qian)的(de)(de)芯(xin)(xin)(xin)(xin)片是(shi)(shi)強大的(de)(de)引擎，新芯(xin)(xin)(xin)(xin)片就是(shi)(shi)整車。”
普林斯頓大學研制的新芯片主要用于支持(chi)為(wei)深度學習(xi)推理(li)算(suan)法設(she)計的系(xi)統，這些算(suan)法允許計算(suan)機(ji)通過學習(xi)數據集來制定決策和執行復(fu)雜的任務。深度學習(xi)系(xi)統可指導(dao)自(zi)動駕駛汽車(che)、面(mian)部識(shi)別系(xi)統和醫療診斷軟件。