發(fā)布時間:2023-11-28 14:55:30 瀏覽量:213次
能耗僅為先進工藝下ASIC的1/35
明敏 發(fā)自 凹非寺
|
清華最新芯片成果,登上Science!
全球首顆全系統(tǒng)集成、支持高效片上學(xué)習的憶阻器存算一體芯片,正式問世。
它集合了記憶、計算和學(xué)習能力。
能在片上快速完成不同任務(wù)的模型訓(xùn)練。
而能耗僅為先進工藝下ASIC的1/35,能效有望提升75倍,同時兼顧保護隱私。
這就是由清華大學(xué)集成電路學(xué)院吳華強教授、高濱副教授團隊帶來的最新成果。
相關(guān)話題已經(jīng)登頂知乎熱榜。
Science編輯評價其為:
存算一體領(lǐng)域的重要進展。
正如人類大腦能夠基于預(yù)先接受過的知識,快速學(xué)習新場景中的新知識。
邊緣設(shè)備也需要具備類似的學(xué)習能力,才能更好適應(yīng)用戶習慣和新場景。
但是目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練需要將大量數(shù)據(jù)在計算和存儲單元之間來回移動。這使得在邊緣設(shè)備上很難高效進行訓(xùn)練任務(wù)。
基于憶阻器內(nèi)存高速訪問、斷電后仍可保存數(shù)據(jù)的特性,可以實現(xiàn)內(nèi)存+硬盤二合一,解決數(shù)據(jù)的大量移動,從而進一步實現(xiàn)了完全在芯片上進行學(xué)習任務(wù)。
由此,清華團隊提出憶阻器存算一體芯片。
它集成了高性能憶阻器陣列和必備模塊,同時也是一塊類腦計算芯片(neuro-inspired computing chip)。
為此,研究團隊提出了一種新型通用算法和架構(gòu)(STELLAR)。
它利用憶阻器的特性,通過僅計算正負號、預(yù)定義閾值、循環(huán)調(diào)諧等設(shè)計,提升正向傳播算法映射到芯片硬件上的效率,從而實現(xiàn)了高效率、低功耗的片上學(xué)習。
研究人員通過幾個實驗來驗證片上學(xué)習的能力。
第一個實驗中,有一臺追蹤光點的小車。在進行提升學(xué)習前,小車在明亮場景中會跟丟光點。
而通過500個訓(xùn)練樣本進行端側(cè)學(xué)習后,小車在明亮和黑暗場景中都能很好完成任務(wù)。
從下圖D中可以看到,小車在明亮場景下的得分從原來的0.602提升到了0.912。
另一個實驗是進行圖像識別。
實驗步驟是先讓基本模型識別數(shù)字“0”和“2-9”,然后讓模型學(xué)習識別數(shù)字一個新類別的“1”。
結(jié)果可以看到,在經(jīng)過150次訓(xùn)練后,進行提升學(xué)習能將準確度從7%提升到93%。
本次成果來自清華大學(xué)集成電路學(xué)院吳華強教授、高濱副教授團隊。
吳華強教授現(xiàn)任清華大學(xué)集成電路學(xué)院院長、清華大學(xué)微納加工中心主任。
2005年在美國康奈爾大學(xué)(Cornell University)電子與計算機工程學(xué)院獲工學(xué)博士學(xué)位。隨后先后在美國Spansion公司和美國Primet Precision Materials公司分別擔任高級工程師和技術(shù)主管。
2009年,加入清華大學(xué)微電子學(xué)研究所。
研究方向為新型存儲器及基于憶阻器的存算一體,涵蓋從器件、工藝集成、架構(gòu)、算法、芯片以及系統(tǒng)等多個層次。
高濱副教授于2013年獲得北京大學(xué)微電子與固體電子學(xué)專業(yè)力學(xué)博士學(xué)位,2015年加入清華大學(xué)微納電子系。
研究方向為新型存儲器,器件模型與模擬,設(shè)計-工藝協(xié)同優(yōu)化,存算一體與神經(jīng)形態(tài)芯片,信息安全芯片。
張文彬、姚鵬作為學(xué)術(shù)論文的第一作者。
實際上,關(guān)于該方向的存算一體芯片,清華團隊已經(jīng)探索了十余年。
2012年,錢鶴、吳華強團隊開始研究用憶阻器來做存儲。研究團隊最初在實驗室中探索憶阻器器件的一致性和良率。
2014年,清華大學(xué)與中科院微電子所、北京大學(xué)等單位合作,優(yōu)化憶阻器的器件工藝,制備出高性能憶阻器陣列——這一次提出的最新成果中已應(yīng)用。
2020年,錢鶴、吳華強團隊基于多陣列憶阻器,搭建了一個全硬件構(gòu)成的完整存算一體系統(tǒng),在這個系統(tǒng)上高效運行了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,成功驗證了圖像識別功能,比圖形處理器芯片的能效高兩個數(shù)量級,大幅提升了計算設(shè)備的算力,實現(xiàn)了以更小的功耗和更低的硬件成本完成復(fù)雜的計算。
如今,隨著大模型趨勢到來,AI算力瓶頸問題更加突出,存算一體等新方案也備受關(guān)注。
Science編輯表示,基于憶阻器的芯片技術(shù)近期受到非常大的關(guān)注,它有望克服馮諾依曼架構(gòu)造成的算力瓶頸。
論文地址:
https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.ade3483
參考鏈接:
https://mp.weixin.qq.com/s/w0VZNIQ1KbClJJ8c05hPqg
熱門資訊
想將照片變成漫畫效果?這篇文章分享了4個方法,包括Photoshop、聰明靈犀、VanceAI Toongineer、醒圖,簡單操作就能實現(xiàn),快來嘗試一下吧!
2. 華為手機神奇“AI修圖”功能,一鍵消除衣服!原圖變身大V領(lǐng)深V!
最近華為手機Pura70推出的“AI修圖”功能引發(fā)熱議,通過簡單操作可以讓照片中的人物換裝。想了解更多這款神奇功能的使用方法嗎?點擊查看!
近年來,人工智能逐漸走入公眾視野,其中的AI圖像生成技術(shù)尤為引人注目。只需在特定軟件中輸入關(guān)鍵詞描述語以及上傳參考圖就能智能高效生成符合要求的...
4. AI視頻制作神器Viggle:讓靜態(tài)人物動起來,創(chuàng)意無限!
Viggle AI是一款免費制作視頻的AI工具,能讓靜態(tài)人物圖片動起來,快來了解Viggle AI的功能和優(yōu)勢吧!
5. Logo Diffusion——基于sd繪畫模型的AI LOGO 生成器
這下LOGO設(shè)計徹底不用求人了。接下來詳細演示一遍操作流程首先進入Logo D... 想學(xué)習更多AI技能,比如說關(guān)于怎么樣利用AI來提高生產(chǎn)效率、還能做什么AI...
6. 零基礎(chǔ)10分鐘生成漫畫,教大家如何用AI生成自己的漫畫
接下來,我將親自引導(dǎo)你,使用AI工具,創(chuàng)作一本既有趣又能帶來盈利的漫畫。我們將一起探索如何利用這個工具,發(fā)揮你的創(chuàng)意,制作出令人驚嘆的漫畫作品。讓...
7. 趕緊收藏好!這4個完全免費的AI視頻制作網(wǎng)站和工具
以下是一些免費的AI視頻制作網(wǎng)站或工具,幫助您制作各種類型的視頻。 1. Lumen5:Lumen5是一個基于AI的視頻制作工具,可將文本轉(zhuǎn)換為視頻。 用戶可以使...
8. AI顯卡繪畫排行榜:4090無懸念,最具性價比出人意料
在AI繪圖領(lǐng)域,Stable Diffusion的顯卡繪圖性能備受關(guān)注。本文整理了Stable Diffusion顯卡的硬件要求和性能表現(xiàn),以及2023年3月顯卡AI繪圖效率排行榜和性價比排行榜。歡迎查看最新的AI顯卡算力排行榜。
就能快速生成一幅極具藝術(shù)效果的作品,讓現(xiàn)實中不懂繪畫的人也能參與其中創(chuàng)作!真的超贊噠~趣趣分享幾款超厲害的AI繪畫軟件,提供詳細操作!有需要的快來...
10. 10個建筑AI工具,從設(shè)計到施工全覆蓋!肯定有你從來沒聽過的
講述了建筑業(yè)比較著名的AI公司小庫科技做出的探索,在這兒就不多說了。今天,我們試著在規(guī)劃設(shè)計、建筑方案設(shè)計、住宅設(shè)計、管道設(shè)計、出渲染圖、3D掃...
最新文章
同學(xué)您好!