類腦芯片:AI芯片新方向——新氦類腦智能推動(dòng)類腦智能及AI芯片產(chǎn)學(xué)研合作新方向
發(fā)布時(shí)間:2019-09-19 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】類腦芯片是人工智能芯片中的一種架構(gòu)。它模擬人腦進(jìn)行設(shè)計(jì),相比于傳統(tǒng)芯片,在功耗和學(xué)習(xí)能力上具有更大優(yōu)勢(shì)。類腦芯片的研究就是基于微電子技術(shù)和新型神經(jīng)形態(tài)器件的結(jié)合,希望突破傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu),實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)與計(jì)算的深度融合,大幅提升計(jì)算性能、提高集成度、降低能耗。
類腦芯片是人工智能芯片中的一種架構(gòu)。它模擬人腦進(jìn)行設(shè)計(jì),相比于傳統(tǒng)芯片,在功耗和學(xué)習(xí)能力上具有更大優(yōu)勢(shì)。類腦芯片的研究就是基于微電子技術(shù)和新型神經(jīng)形態(tài)器件的結(jié)合,希望突破傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu),實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)與計(jì)算的深度融合,大幅提升計(jì)算性能、提高集成度、降低能耗。
8月底,由新氦類腦智能主辦的“2019新氦AI芯片論壇暨國(guó)際智能電子與系統(tǒng)學(xué)術(shù)討論會(huì)”在上海市楊浦區(qū)長(zhǎng)陽創(chuàng)谷隆重召開。期間,國(guó)內(nèi)外20多位產(chǎn)學(xué)研各方向?qū)<摇⑵髽I(yè)家針對(duì)“人工智能與類腦智能的趨勢(shì)”、“算法與芯片的發(fā)展方向“展開了深度探討。
類腦計(jì)算——人工智能的新基石
類腦計(jì)算借鑒大腦中進(jìn)行信息處理的基本規(guī)律,在硬件實(shí)現(xiàn)與軟件算法等多個(gè)層面,對(duì)于現(xiàn)有的計(jì)算體系與系統(tǒng)做出本質(zhì)的變革,從而實(shí)現(xiàn)在計(jì)算能耗、計(jì)算能力與計(jì)算效率等諸多方面的大幅改進(jìn)。作為一種借鑒人腦結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)、處理信息方式發(fā)展起來的新技術(shù),類腦計(jì)算將是人工通用智能的基石。
在本次論壇中,四川大學(xué)類腦計(jì)算研究中心主任唐華錦為我們介紹了大腦進(jìn)行編碼的原理,與超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)比,類腦計(jì)算擁有百億個(gè)神經(jīng)元、百萬億個(gè)突觸,還有大量平行的尖峰神經(jīng)元,計(jì)算能力更強(qiáng)。
立足于類腦計(jì)算前沿,類腦計(jì)算研究中心主要進(jìn)行類腦計(jì)算、感知信息處理核智能硬件、大規(guī)模腦認(rèn)知計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、類腦計(jì)算芯片和軟件、智能機(jī)器人的研究,并且與國(guó)際和國(guó)內(nèi)頂尖類腦研究機(jī)構(gòu)建立了密切合作關(guān)系,以期帶動(dòng)以類腦計(jì)算為核心的人工智能算法、類腦芯片和感知器、智能機(jī)器人的技術(shù)創(chuàng)新。
如今人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速,邊緣計(jì)算已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)因素之一,并且希望盡可能的實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦結(jié)構(gòu)的模擬,極力將機(jī)器打造得像人一樣思考和工作,讓決策更加擬人化、更加精確。藍(lán)海智能總裁John Rowland認(rèn)為NVM的下一代技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)功耗下降,在未來還會(huì)有很多其他新的領(lǐng)域,但無論何種解決方案,低功耗、高效率都將是不變的主題。
斯坦福大學(xué)托馬斯·李教授通過美國(guó)通訊領(lǐng)域的歷史,為我們展望了半導(dǎo)體行業(yè)的未來,他講到“我們希望能夠做全運(yùn)用的加速,而并不是特定的場(chǎng)景加速而已,因?yàn)楫吘乖谖磥韴?chǎng)景是隨時(shí)出現(xiàn)的,我們希望所有場(chǎng)景都能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的場(chǎng)景,能全面的提升。”同時(shí)托馬斯·李教授還對(duì)邊緣計(jì)算的實(shí)時(shí)性,延遲性等等發(fā)表了自己的看法及觀點(diǎn),具體的演講視頻及演講內(nèi)容,歡迎關(guān)注“Neuhelium新氦”公眾號(hào)進(jìn)行觀看。
來自法國(guó)新能源與原子能委員會(huì)的艾哈邁德·杰拉亞主任也論壇中講到技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,通過幾個(gè)實(shí)例介紹了如何做到更快更小更低功耗的半導(dǎo)體技術(shù)。有關(guān)邊緣AI的運(yùn)用,提到類腦的接口,包括甚至可以讓截癱的人再次行走的實(shí)際應(yīng)用。
類腦智能——未來人工智能的發(fā)展方向
類腦智能有著很好的應(yīng)用前景,國(guó)內(nèi)很多優(yōu)秀企業(yè)在類腦芯片的研發(fā)、量產(chǎn)以及AI架構(gòu)等方面都有不錯(cuò)的成果。
信息通信技術(shù)革命經(jīng)歷了由電學(xué)、數(shù)字,到網(wǎng)絡(luò)再到智能的過程,如今的計(jì)算機(jī)越來越小,摩爾定理即將終結(jié),物理限制效應(yīng)越來越明確。會(huì)上,上海智能電子與系統(tǒng)研究院院長(zhǎng)鄭立榮為我們介紹了他們的研究成果:CNN專用處理芯片(Wolong)、CNN專用處理芯片(Log量化版),而且芯片的面積還可以進(jìn)一步縮減。
不管是智慧家庭、智慧城市、還是智慧醫(yī)療、智能機(jī)器人等人工智能應(yīng)用,AI芯片都是人工智能產(chǎn)業(yè)的核心部件。聯(lián)合微電子中心(香港)致力于提升AI芯片的功能,研發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)硬件加速器和DNN加速器,基于GPU的應(yīng)用程序,通過深度學(xué)習(xí)顯著提高準(zhǔn)確性,可以廣泛應(yīng)用于物體識(shí)別、行為識(shí)別、人臉識(shí)別,并且擁有人臉識(shí)別、智能零售、自動(dòng)駕駛、室內(nèi)監(jiān)控、地面監(jiān)控等廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。
汽車電子發(fā)展也離不開芯片的支持。隨著智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代的到來,車規(guī)級(jí)芯片對(duì)可靠性、大算力、安全性、集成度、低功耗等方面的要求也越來越高,芯馳科技的首席執(zhí)行官仇雨菁女士表示未來芯片的迭代速度會(huì)更快,芯片從量產(chǎn)至汽車上市的時(shí)間,這個(gè)周期在會(huì)被壓縮的更短,而這對(duì)于芯片廠家來說將是更大的挑戰(zhàn)。
不僅AI芯片重要,AI架構(gòu)的地位也不可忽視,可以說一個(gè)好的AI架構(gòu)是研發(fā)成功的第一步,只有更優(yōu)質(zhì)的AI架構(gòu)才能開發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的芯片產(chǎn)品。新思科技人工智能實(shí)驗(yàn)室主任/MLPerf工作組主席廖仁億表示傳統(tǒng)的智能芯片的發(fā)展經(jīng)過規(guī)范、設(shè)計(jì)、實(shí)施、檢驗(yàn)、定案和驗(yàn)證等過程,而新思的AI平臺(tái)從軟件到硅片,實(shí)現(xiàn)周期更短、質(zhì)量更好,也更加安全,并且會(huì)使用一些新的工具去發(fā)展、支持AI芯片的發(fā)展。
藍(lán)海智能的總裁羅強(qiáng)先生就“邊緣計(jì)算訓(xùn)練芯片”進(jìn)行了演講,同時(shí)代表產(chǎn)業(yè)界表示,目前的技術(shù)邊緣計(jì)算快速的發(fā)展,是AI芯片進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)因素之一,但是在未來,我們也將會(huì)取得更大的半導(dǎo)體領(lǐng)域的進(jìn)展,半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步也會(huì)給我們帶來更多的創(chuàng)新,我們很多制造商,會(huì)采用新的半導(dǎo)體技術(shù),這些技術(shù)包括像臺(tái)機(jī)電等等,都在快速進(jìn)行開發(fā),他們可以為客戶有更加完整的解決方案,這些半導(dǎo)體技術(shù),并不僅僅只增加性能,還可以降低功耗,并不是一個(gè)單位數(shù)的,而是指數(shù)級(jí)的,這是未來希望通過半導(dǎo)體技術(shù)所達(dá)到的效能。
在AI芯片領(lǐng)域,中國(guó)的機(jī)會(huì)非常巨大,中國(guó)本身的市場(chǎng)很大,有數(shù)據(jù)、場(chǎng)景優(yōu)勢(shì),最重要的是我們國(guó)家把它作為戰(zhàn)略來發(fā)展,大力扶持芯片產(chǎn)業(yè)。
作為重要的前沿科技領(lǐng)域,類腦智能研究的大幕已經(jīng)拉開,未來企業(yè)想成為AI領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,沒有類腦芯片技術(shù)的加持,將舉步維艱。
目前所面臨的挑戰(zhàn)
類腦智能的發(fā)展為我們帶來了新的機(jī)遇,比如在汽車行業(yè),汽車亟需更多的電力、更加智能化應(yīng)用等;與此同時(shí),我們也面臨著更多新的挑戰(zhàn)。
主要挑戰(zhàn)是缺少人才。從算法、計(jì)算框架,到整個(gè)芯片的實(shí)現(xiàn),我國(guó)人才都十分匱乏,需要全面、大力培養(yǎng)人才來支持AI產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)在的模型,比如說深度學(xué)習(xí),要么做視覺識(shí)別,要么語音識(shí)別,只是模擬類似單一的腦區(qū),而我們的大腦是由不同的腦區(qū)來完成不同的功能,多個(gè)腦區(qū)之間又有聯(lián)合學(xué)習(xí)的能力。為了真正讓類腦智能更加靈活,我們應(yīng)該借鑒大腦復(fù)雜的多腦區(qū)結(jié)構(gòu),完成多腦區(qū)協(xié)同學(xué)習(xí),只是現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一的架構(gòu)來滿足多腦區(qū)靈活學(xué)習(xí)需求,這將是未來的重要研究方向。
目前深度學(xué)習(xí)、人工智能所用的平臺(tái)工具都是開放、開源型,且基本上為國(guó)際企業(yè)所提供;需要國(guó)內(nèi)企業(yè)努力,做出一個(gè)符合本土AI需求的框架,盡早彌補(bǔ)我國(guó)從研究、開發(fā),到維護(hù)整個(gè)平臺(tái)工具鏈條這一薄弱環(huán)節(jié)。
開源降低了本土企業(yè)的研發(fā)門檻,但開源的背后是國(guó)外大企業(yè)的支持,話語權(quán)并不在我們手里;在類腦智能這個(gè)新領(lǐng)域里,中國(guó)企業(yè)或許可以一試。
未來市場(chǎng)巨大
從人臉識(shí)別、聲音識(shí)別、圖像識(shí)別,到游戲、自動(dòng)駕駛等等,人工智能可以說無處不在,隨著5G的進(jìn)一步普及,未來AI和5G市場(chǎng)潛力巨大。本土人工智能產(chǎn)業(yè)可利用海量數(shù)據(jù)引領(lǐng)全球AI行業(yè)發(fā)展。
由物聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐,由AI提供解析方案,這將是從“萬物互聯(lián)”到“萬物智聯(lián)”的新途徑,其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)物理世界的智能化感知。芮啟智能首席執(zhí)行官環(huán)宇翔先生表示AIoT的處理具有邊緣化、智能傳感、低延時(shí)、低功耗以及保證隱私安全等特征。展望未來,算法和專用硬件是基礎(chǔ),行業(yè)場(chǎng)景和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)是關(guān)鍵,而這一切的核心源于大量的數(shù)據(jù),必須依賴于行業(yè)專家的支持經(jīng)驗(yàn),把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成想要的AI能提取的智能信息,這是AI得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。
現(xiàn)階段人們需要更高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件,以促進(jìn)類腦芯片制造。斯德哥爾摩大學(xué)教授Anders Lansner表示,腦科學(xué)能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),如何充分真正了解人類大腦的運(yùn)作機(jī)制,則需要結(jié)合神經(jīng)科學(xué)以及認(rèn)知心理學(xué)這兩個(gè)學(xué)科,對(duì)于未來新一代的人工智能而言,我們需要深入的了解這些學(xué)科本身的內(nèi)容以及背后的概念。
全球電子產(chǎn)業(yè)鏈制造重心在中國(guó),中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值占世界制造業(yè)產(chǎn)值的比重不斷增加,同時(shí)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)值的增速也高于制造業(yè)產(chǎn)值增速,5G、汽車電子等方面的大力發(fā)展催生半導(dǎo)體擁有新機(jī)會(huì)。計(jì)算力、算法的提升,大量數(shù)據(jù)的儲(chǔ)備,以及中國(guó)廣泛的資本四大因素促進(jìn)了人工智能進(jìn)入繁榮期,而人工智能帶來的產(chǎn)業(yè)變革大家都有目共睹。華登國(guó)際副總裁蘇東先生表示中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成功離不開政策、產(chǎn)業(yè)鏈、市場(chǎng)以及人才的鋪墊。
人工智能的應(yīng)用除了我們所熟知的自動(dòng)駕駛、智能家居等應(yīng)用領(lǐng)域外,還能賦能升級(jí)線下零售。阿里、天貓、京東等線上零售的交易額非常巨大,而線下零售產(chǎn)值是線上的四倍多;另外,線下零售的流量更優(yōu)質(zhì)。Aibee算法科學(xué)家翁仁亮表示:線下場(chǎng)景數(shù)字化可以與線上數(shù)據(jù)打通,以及電子商務(wù)跟線下零售打通,這對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說,讓零售可以做得更為精確。
可以想象,未來“類腦智能”將形成新型智能形態(tài),并且利用其強(qiáng)大的感知、記憶、推理、學(xué)習(xí)能力以及機(jī)器智能體的信息整合、搜索、計(jì)算能力為各行各業(yè)賦能,給我們的生產(chǎn)生活帶來更大的便利。
新氦類腦智能的啟示
從深度學(xué)習(xí)的角度來說,我們起步比國(guó)外晚很多,從平臺(tái)角度來說,都有自己的平臺(tái),幾乎能夠統(tǒng)治深度學(xué)習(xí)的江山,然而在類腦智領(lǐng)域里面,還沒有出現(xiàn)一家獨(dú)大的情況,像新氦類腦智能,國(guó)內(nèi)的類腦中心復(fù)旦大學(xué),以及清華大學(xué)等高校和機(jī)構(gòu),已是中國(guó)類腦智能的領(lǐng)頭羊。作為類腦芯片產(chǎn)業(yè)的新生力量,新氦類腦智能公司正在加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化,充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,為各類型技術(shù)團(tuán)隊(duì)及企業(yè)提供專家支持,行業(yè)資源,對(duì)接各類型人工智能應(yīng)用場(chǎng)景。
新氦類腦智能研發(fā)與轉(zhuǎn)化功能型平臺(tái)由國(guó)際頂級(jí)芯片及人工智能行業(yè)專家領(lǐng)銜,配備前沿的芯片設(shè)計(jì)、仿真及測(cè)試驗(yàn)證環(huán)境,加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究,拓展實(shí)施國(guó)家重大科技項(xiàng)目,突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新,作為世界領(lǐng)先的技術(shù)平臺(tái),立足上海面向全球。
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