超级芯片(超级芯片小说)

编译/ 小石

当今社会对人工智能的需求已呈爆破式添加，普林斯顿大学的研讨者对此不断寻觅处理方案。现在，研讨者们经过发明一起规划的硬件和软件，使规划人员可以将新式体系融入到他们的运用程序中，然后使他们的立异效果可以被更广泛地运用。

这套由普林斯顿大学研制的体系可以在下降能耗的一起，也削减和涣散在各地的服务器的数据交换，并会把一些人工智能运用体系的运算速度最大化，例如无人机的飞翔软件，无人驾驶轿车、高阶翻译软件等等。

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图示：新芯片根据仿照核算，它运用电路仿照要求解的方程，而不是像数字核算机那样生成1和0。

??「软件是激活硬件的重要元素」，一位普林斯顿大学电子和核算机工程教授 Naveen Verma 和他的团队说，「咱们期望规划者们能用同一套软件作业，只不过这套体系会更快，且比原有体系进步10倍功率。

「为了使人工智能到达和人实时互动，而且愈加快捷地进行数据处理，咱们需求着重延时问题和机密性，以到达最高的运算速度。」大学Keller 中心的教授Verma说，「咱们还需求能量和绩效的最优化。」

两年前，普林斯顿的研讨团队制作了一款新的芯片，该芯片可用于进步神经网络的体现。这项研讨是当今人工智能研讨的重要根底。这款芯片的体现比其时其他第一流的芯片要高十倍乃至百倍，并为芯片革新画上了重要一笔。

Verma教授在18年一次承受采访时说，「芯片的特殊性需求许多对根底结构和规划办法的调整与整合。」在接下来的两年，研讨者们对芯片进行细分，然后发明出一个可以答应人工智能发挥更高核算速度和效能的软件。在2月22号的ISSCC大会上，领头的作者 hongyang Jia 一位Verma研讨团队的毕业生，论述了新的软件会怎么让芯片在不同办法的网络中运转，然后到达在硬件和软件中都可扩展的运作。

「这相当于一个程序能一起在所有网络中运转，这个网络尽管很大，但一起也会很小。」Verma说。Verma的团队开宣布的新式芯片是对日益添加的人工智能需求的回应，一起也是为了下降人工智能对核算机网络的压力。人工智能赋予了机械仿照才能，一起也在学习判别、认知功用、图像识别、翻译，自动驾驶等新技能中起着至关重要的效果。抱负的结果是，像无人机这种导航运算技能，最终会以无人机本身为根底，而不是以控制网络为根底。不过，这对数字芯片的贮存才能的需求十分高，使芯片规划愈加困难。传统意义上，关于既要运算速度又要有贮存才能的处理办法是开设长途服务器，然后经过无线办法来操作无人机。可是，这样又会添加数据交换的压力给传输体系，一起也带来了安全隐患和无人机操作履行不同步的问题。

为了处理这个问题，普林斯顿的研讨者们从头考虑了会集运算办法。首要，他们规划了一款能在运算的一起贮存数据的芯片，这种技能被叫做内部回忆运算，它节约了耗能而且节约了用于数据传输的时刻。这种技能添加了功率，可是又产生了新的课题。因为这种技能在一小片区域归纳了两种功用，内部回忆运算有必要依托仿照运转，这种运转形式将受限于电源的安稳程度和温度。为了处理这个问题，团队规划出了电容器的芯片用来替代晶体管。电容器，这种设备存储充电，出产精密度更高，而且受电压动摇的影响较小。再加上电容器的体积也十分细巧，更简略被装置在回忆模块中，以便进步处理才能并节约能耗。

不过，即使电容器芯片能让仿照操作十分顺利，也仍是存在许多应战因为它有必要与其他电子结构元件高效结合，这就需求相应的功用和软件来合作，以促进整个体系快速运转。一般，在数字体系中，核算机工程师用0和1编写核算机程序的算法；而仿照体系却使用另一种彻底不同的办法，他们以开关的断开和连通表明0和1。

此前，哥伦比亚大学的一位教授在文章中这样描述仿照体系：它是被工程师写出的、使用公式办理的物理体系。比方，算盘便是一个十分简略的仿照核算机。这位教授说，一个水桶和一根水管就可所以一台「仿照核算机」，用于处理特定的「微积分问题」。例如，针对积分函数，你可以用数学来核算，也可以去称量水桶里的水。

直到二战，仿照运算都一向都是干流技能，它曾被用于猜测潮汐并辅导水兵举动。可是仿照体系的复杂性导致操作它的人有必要受过专业训练。在运用了晶体管之后，数字体系被证明更有功率和适应性。不过，现在依然有许多仿照体系被运用在生活中。Verma指出，这两种体系可以相互弥补要想使神经网络可以在仿照电路芯片中快速高效地运转，就离不开数字体系，这便是为什么开发一款可以一起运用两种体系的软件至关重要。

参阅内容：techxplore/news/2021-02-rethinking-microchips-edge.html