Chip AI c?a Trung Qu?c v??t qua nh?ng rào c?n tính toán truy?n th?ng và s? ???c s? d?ng trong màn hình c?m ?ng, h? th?ng bay và ?i?u h??ng máy bay.

中國的這款A(yù)I芯片突破了傳統(tǒng)計(jì)算的諸多限制,將應(yīng)用于觸摸屏、飛行控制系統(tǒng)和飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。

Interesting Engineering h?m 9/6 ??a tin Trung Qu?c b?t ??u ?ng d?ng trên quy m? l?n chip AI phi nh? phan tích h?p c?ng ngh? tính toán lai ??c quy?n vào các l?nh v?c quan tr?ng nh? hàng kh?ng và h? th?ng c?ng nghi?p. Phát tri?n b?i nhóm nghiên c?u ??ng ??u là giáo s? Li Hongge t?i ??i h?c Hàng kh?ng B?c Kinh, ??t phá này v??t qua nhi?u rào c?n c? b?n trong tính toán truy?n th?ng b?ng cách k?t h?p logic nh? phan và ng?u nhiên, ??t kh? n?ng ch?u l?i và hi?u su?t n?ng l??ng ch?a t?ng có trong ?ng d?ng ?i?u khi?n th?ng minh nh? màn hình c?m ?ng và h? th?ng bay.

據(jù)《有趣工程》6月9日報(bào)道,中國已開始大規(guī)模應(yīng)用一款集成了專有混合計(jì)算技術(shù)的非二進(jìn)制AI芯片,應(yīng)用于航空和工業(yè)系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域。這項(xiàng)突破由北京航空航天大學(xué)李洪革教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā),它通過結(jié)合二進(jìn)制邏輯和隨機(jī)邏輯,克服了傳統(tǒng)計(jì)算的諸多基本限制,在觸摸屏和飛行系統(tǒng)等智能控制應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了前所未有的容錯(cuò)能力和能效表現(xiàn)。

C?ng ngh? chip hi?n nay ??i m?t hai thách th?c l?n là b?c t??ng n?ng l??ng và b?c t??ng ki?n trúc. B?c t??ng n?ng l??ng xu?t phát t? mau thu?n c? b?n, trong khi h? th?ng nh? phan r?t hi?u qu? trong truy?n t?i th?ng tin, chúng tiêu th? n?ng l??ng l?n. B?c t??ng ki?n trúc là do chip phi silicon m?i kh?ng th? d? dàng t??ng tác v?i h? th?ng truy?n th?ng d?a trên CMOS (bán d?n oxit kim lo?i b? sung).

當(dāng)前的芯片技術(shù)面臨兩大挑戰(zhàn):能耗墻(Power Wall)和架構(gòu)墻(Architecture Wall)。功耗墻源于一個(gè)根本矛盾:盡管二進(jìn)制系統(tǒng)在信息傳輸方面非常高效,但它們消耗大量能量。架構(gòu)墻則是因?yàn)樾滦头枪杌酒y以與基于CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的傳統(tǒng)系統(tǒng)輕松交互。

Nhóm c?a Li tìm ki?m các gi?i pháp thay th? t? n?m 2022. ??t phá c?a h? ??n t? ?? xu?t m?t h? th?ng s? m?i mang tên S? ng?u nhiên lai (HSN), k?t h?p s? nh? phan truy?n th?ng v?i s? d?a trên xác su?t. Logic nh? phan, n?n t?ng c?a tính toán hi?n nay, bi?u th? các bi?n b?ng ky t? 0 và 1, d?a vào phép toán s? h?c chính xác. Tuy nhiên, tính toán nh? phan quy m? l?n ?òi h?i nhi?u tài nguyên ph?n c?ng.

李洪革團(tuán)隊(duì)自2022年起就在尋找替代方案。他們的突破來自提出了一種名為“混合隨機(jī)數(shù)”(Hybrid Stochastic Number, HSN)的新型數(shù)制系統(tǒng),該系統(tǒng)將傳統(tǒng)二進(jìn)制數(shù)與基于概率的數(shù)相結(jié)合。作為當(dāng)今計(jì)算基礎(chǔ)的二進(jìn)制邏輯,用字符0和1表示變量,依賴于精確的算術(shù)運(yùn)算。然而,大規(guī)模二進(jìn)制計(jì)算需要大量硬件資源。

Ng??c l?i, tính toán xác su?t t?n d?ng t?n s? c?a tín hi?u ?i?n áp c?p cao trong kho?ng th?i gian c? ??nh ?? bi?u th? giá tr?, giúp gi?m ?áng k? m?c tiêu th? ph?n c?ng. Cách này ?? ???c s? d?ng trong nhi?u l?nh v?c nh? x? ly hình ?nh, m?ng n?ron và h?c sau. Nh?ng tính toán xác su?t c?ng có ?? ch?m tr? l?n trong tính toán do cách bi?u th? giá tr? d?a trên t?n s?.

相比之下,概率計(jì)算利用固定時(shí)間間隔內(nèi)高電平電壓信號的頻率來表示數(shù)值,從而顯著降低硬件消耗。這種方法已在圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。但由于其基于頻率的數(shù)值表示方式,概率計(jì)算也存在較大的計(jì)算延遲問題。

?? gi?i quy?t v?n ?? trên, Li và c?ng s? gi?i thi?u logic xác su?t lai, k?t h?p t?c ?? c?a tính toán nh? phan v?i hi?u qu? c?a logic ng?u nhiên. D?a trên khái ni?m ?ó, nhóm thi?t k? chip th?ng minh cho c?m ?ng và hi?n th? vào n?m 2023, s? d?ng c?ng ngh? quy trình 110-nanometre c?a nhà s?n xu?t chip hàng ??u Trung Qu?c là t?p ?oàn Qu?c t? S?n xu?t Bán d?n. H? ti?p t?c phát tri?n m?t chip hi?u su?t cao cho h?c máy.

為解決上述問題,李洪革及其同事引入了混合概率邏輯(Hybrid Stochastic Logic),將二進(jìn)制計(jì)算的速度與隨機(jī)邏輯的效率結(jié)合起來?;谶@一概念,團(tuán)隊(duì)于2023年設(shè)計(jì)了一款用于觸控和顯示的智能芯片,采用了中國領(lǐng)先芯片制造商中芯國際(SMIC)的110納米工藝技術(shù)。他們隨后又開發(fā)了一款用于機(jī)器學(xué)習(xí)的高性能芯片。

Ngoài HSN, chip m?i còn tích h?p thu?t toán tính toán trong b? nh?, giúp gi?m thi?u vi?c chuy?n d? li?u tiêu t?n nhi?u n?ng l??ng gi?a b? nh? và b? x? ly, qua ?ó c?i thi?n hi?u su?t t?ng th?. Nó c?ng trang b? h? th?ng trên chip (SoC), tích h?p các lo?i ??n v? tính toán khác nhau ?? x? ly nhi?u tác v? song song, tránh ???c h?n ch? c?a c?u trúc truy?n th?ng.

除了HSN系統(tǒng),這款新型芯片還集成了存內(nèi)計(jì)算(CIM)算法,最大限度地減少了在存儲(chǔ)器和處理器之間進(jìn)行高能耗的數(shù)據(jù)傳輸,從而提高了整體性能。它還配備了片上系統(tǒng)(SoC),集成了不同類型的計(jì)算單元以處理多個(gè)并行任務(wù),避免了傳統(tǒng)架構(gòu)的局限。

Chip AI c?a nhóm Li ?ang ???c áp d?ng trong các tr??ng h?p ?i?u khi?n th?ng minh, bao g?m nh?n di?n c?m ?ng, giúp l?c nhi?u ?? phát hi?n tín hi?u y?u và t?ng c??ng t??ng tác ng??i dùng. Nó c?ng ???c s? d?ng trong màn hình thi?t b?, cho phép x? ly d? li?u chính xác, tiêu th? ít n?ng l??ng, c?i thi?n hi?u su?t và ?? tin c?y. Trong h? th?ng ?i?u khi?n bay, nó cung c?p h? tr? tính toán m?nh m? ?? ?i?u h??ng máy bay chính xác và ?n ??nh.

李洪革團(tuán)隊(duì)的AI芯片目前正應(yīng)用于智能控制場景,包括觸摸識(shí)別,有助于過濾噪聲以檢測微弱信號并增強(qiáng)用戶交互體驗(yàn)。它也應(yīng)用于設(shè)備顯示屏,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的數(shù)據(jù)處理,能耗低,同時(shí)提升性能和可靠性。在飛行控制系統(tǒng)中,它為精確穩(wěn)定的飛機(jī)導(dǎo)航提供了強(qiáng)大的計(jì)算支持。

Li cho bi?t nhóm nghiên c?u ?ang làm vi?c ?? m? r?ng kh? n?ng c?a chip sang x? ly gi?ng nói và hình ?nh, t?ng t?c m? hình AI l?n và nhi?u nhi?m v? tính toán ph?c t?p khác.

李洪革透露,研究團(tuán)隊(duì)正在努力將芯片的能力擴(kuò)展到語音和圖像處理領(lǐng)域,以加速大型AI模型和其他多種復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。