吊打IBM的晶片 中國研發出第一款類腦晶片

人工智能技術(ai)現在已是火得不要不要的,各種傳感器,機器學習,外圍裝置五花八門,可是,其核心的資料處理硬體架構仍基于經典的馮·諾依曼結構。馮·諾依曼結構已有七八十年曆史,這就好比已經直立行走的智人,仍長着一顆猩猩的腦袋。

這就出現了馮·諾依曼瓶頸,也就是說cpu再快,也要等記憶體,因為cpu和記憶體之間的性能差距越來越大。

馮·諾依曼結構

馮·諾依曼結構中,計算子產品和存儲單元是分離的,cpu在執行指令時必須先從存儲單元中讀取資料。每一項任務,如果有十個步驟,那麼cpu會依次進行十次讀取,執行,再讀取,再執行。.. 這就造成了延時,以及大量功耗(80%)花費在了資料讀取上,當然多核、多cpu或一些常用資料的就地存儲會一定程度上緩解這些問題,但這種中心處理的架構會限制處理能力的進一步發展,好比諾大個北京城,如果所有的政治、經濟、文化活動都集中在市中心,為了生活,人們必須穿城而過,任你路修到二十環,還是一個詞,堵死。

學術界和工業界出現了向人類大腦學習體系結構的趨勢,大腦的處理單元是神經元,記憶體就是突觸。神經元和突觸是實體相連的,是以每個神經元計算都是本地的,而且從全局來看神經元們是分布式在工作。

神經元和突觸

前幾年轟動全球的ibm的仿人腦晶片truenorth也模仿了人類大腦的神經元結構,它的計算效率和可擴充性都遠超現在的計算機,并且宣稱可用于手勢識别、情緒識别、圖像分類和對象追蹤、實時語音識别等領域。

而矽谷密探今天采訪的團隊ai-ctx,他們的模型基于億萬個可以互相連接配接的仿生神經元,每個神經元都具有跟人腦神經元類似的電學特性與動态參數,具有簡單的運算與存儲功能,這些神經元像大腦神經元一樣,通過脈沖互相溝通。

在現實層面,他們的每個晶片可以搭載百萬個神經元,億萬個神經突觸,可以自由擴充的晶片網絡又如同大腦皮層的不同的區域,分别在不同的層級上, 可以并行的,同時的處理任務,進而指數型地提高了資料處理的效率。又因各個指令及相應資料都存儲在同一晶片中,所有的計算資源不會因為等待存儲通路而導緻浪費,功耗也比現在基于馮·諾依曼硬體架構的處理器低兩到三個數量級。

看看alpha go,下一場棋耗電幾千瓦,而李世石,大腦隻耗20瓦,是以雖然輸了,但人類的尊嚴還算沒有低到塵埃裡。..

李世石對陣alpha go

除了運算速度快,能耗低,團隊還有一項核心的ip,就是一種特殊的布線方式,使各晶片之間的交流可以突破實體限制,無限的增加新的晶片于原有網絡,這樣,運算能力也可無限增加。而傳統的馮·諾依曼結構,如果要增加cpu的數量,那麼cpu之間的溝通是越發困難的,因為運算能力有其上限。

在處理ai領域資料上,ai-ctx團隊基于仿生神經網絡設計出晶片架構比之馮·諾依曼結構無疑是革命性的,那麼市場上是否有用類似方案的對手呢?

與ibm truenorth晶片的對比,來自eetimes

cto 喬甯很自信的說:“intel,三星等正在研發的加速器類産品在實時處理動态資料速度上比我們慢,能耗還高一個數量級。而跟ibm的truenorth晶片相比,我們的模拟神經元具有更複雜的非線性參數,矽面積隻有ibm的0.5%,能耗隻有10%,基于我們的晶片架構,每個神經元能輕松建立多達8千個連接配接,而現有ibm truenorth 晶片隻有256個連接配接。而且我們第一代原型一出來就已經有訂單了!”

看他談吐間一派樯橹灰飛煙滅的架勢,我隻想說,大神,為國争光啊!

ai-ctx的cto喬甯

當然,我們也要在這裡指出,三星的加速器是做靜态圖像處理,truenorth是一個通用實驗晶片,不專門針對任何應用,雖然已經有不少人在開發相應的晶片應用(識别,追蹤,決策)。

ai-ctx的晶片不适合處理靜态硬碟資料(靜态圖檔及資料),但非常擅長于處理包含時間資訊的資料,比如,動态的傳感器資料,自然界的自然信号(溫度,氣壓),人體信号(心跳eeg),網絡資料,iot,股票高速決策等資料的處理。

ai-ctx目前的主要切入的應用場景包括實時線上(always-on)的應用,比如低功耗的智能便攜裝置,移動裝置,健康檢測eeg,iot裝置,網絡安全等。還有另一塊是高速低功耗應用,比如自動駕駛,手勢識别,聲音識别等。更長遠來看可以用于大資料處理和深度學習等領域。

ai-ctx團隊在中國國家級創新創業大賽中,從兩萬個團隊中殺出重圍,勇奪團體第一。

ai-ctx的ceo劉洪傑在大賽現場

憑啥這麼牛,看看團隊就知道了,ceo劉洪傑是蘇黎世聯邦理工脈沖仿生視覺的美女博士;cto喬甯是中科院微電子研究所博士,之後又在蘇黎世聯邦做晶片開發項目的上司人,十幾年電路設計從未失敗(嗯,東方不敗);首席科學家giacomo indiveri教授是神經仿生計算方面的世界知名專家;聯合創始人kyan eng也是有博士學位,多項專利的成功的連續創業者。哎,怪不得ibm的晶片都被吊打。..

密探和ai-ctx ceo劉洪傑(中)、cto喬甯(右)

喬甯博士說,他的夢想是造出有生命的晶片,那一刻,好像有道耶酥光閃過,尤瓦爾·赫拉利的預言在耳邊轟然響起。..

本文轉自d1net（轉載）