魏少軍解讀人工智能芯片發(fā)展思路，比FPGA/TPU/GPU更強(qiáng)大的存在是啥？

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7 月 14 日，首屆“青城山中國(guó) IC 生態(tài)高峰論壇”在四川召開。集成電路行業(yè)全球知名科學(xué)家、企業(yè)家、分析機(jī)構(gòu)專家等，將在風(fēng)景秀麗的青城山，共話集成電路產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)機(jī)遇。頂尖論壇相遇四川產(chǎn)業(yè)，吸引了不少國(guó)內(nèi)行業(yè)專家。目前，青城山論壇已經(jīng)邀請(qǐng)到中國(guó)智能手機(jī)之父楊興平、清華大學(xué)微電子學(xué)研究所所長(zhǎng)魏少軍、伯克利加州大學(xué)中美戰(zhàn)略合作研究中心創(chuàng)始人吳霽虹等重磅嘉賓。嘉賓們圍繞“打造人工智能產(chǎn)業(yè)鏈”主題展開討論，共話集成電路產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)機(jī)遇，探尋中國(guó) IC 產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。

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清華大學(xué)魏少軍教授在青城山中國(guó) IC 生態(tài)高峰論壇上進(jìn)行了重要演講，深入淺出的介紹了全球人工智能芯片的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展方向。這股人工智能大潮中，芯片企業(yè)應(yīng)該要有怎樣的發(fā)展思路？

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一，人工智能是一個(gè)老的新話題

人工智能可分為三個(gè)層次，第一個(gè)層次叫應(yīng)用，第二個(gè)層次是方法，第三個(gè)層次是工具。芯片顯然是工具，所以工欲善其事必先利其器。

阿爾法狗和世界兩位頂尖棋手的對(duì)弈使得人工智能火爆起來(lái)。但阿爾法狗并不能代表人工智能戰(zhàn)勝人類智慧的證據(jù)，因?yàn)檫@兩場(chǎng)棋是通過人工的干預(yù)才贏的，所以人工智能并沒有大家想象的發(fā)展那么好。三四年前，IBM 的華勝舉辦了一場(chǎng)叫危險(xiǎn)邊緣的智力競(jìng)賽，這個(gè)智力競(jìng)賽更反映人工智能的根本點(diǎn)。

這兩件事情對(duì)人工智能起到了很重要的推動(dòng)作用。

1，人工智能的初創(chuàng)企業(yè)在大大增加；2，人工智能企業(yè)的融資額到 2015 年達(dá)到 5 個(gè)億美元；3，2016 年，人工智能企業(yè)并購(gòu)的數(shù)量達(dá)到了 85 家。

上個(gè)世紀(jì) 50 年代人工智能就開始提出了，所謂人工智能就是制造智能機(jī)器的科學(xué)與工程，它主要是機(jī)器事只能模擬認(rèn)知功能；1980 年出現(xiàn)了機(jī)器學(xué)習(xí)，2010 年出現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。

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非常多的初創(chuàng)企業(yè)擠入人工智能領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)的創(chuàng)業(yè)空間變得擁擠起來(lái)。

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二，智能芯片是人工智能的根本

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人工智能的根本是智能芯片，從計(jì)算能力看，目前主要的人工智能芯片是 GPU。GPU 的計(jì)算能力比 CPU 大概提高了 5 倍，存儲(chǔ)能力是 2 倍到 4 倍。目前 Intel 占了 71%的市場(chǎng)，Nvidia 占了 16%。

一種芯片方案是通過 FPGA，與純 CPU/SW 相比性能提高 5~10 倍，功耗下降到了 GPU 環(huán)境的 20%。

Google 提出的 TPU 概念，與 GPU 相比，用較低的精度提高性能，功耗下降到 GPU 環(huán)境的 10%。

還有一個(gè)是 NeuRAM，魏少軍：“我個(gè)人認(rèn)為這個(gè)學(xué)習(xí)方式很可能是未來(lái)的發(fā)展方向。還有一個(gè)是 Micron，用的是 MISD 的并行架構(gòu)，DRAM 的工藝，這個(gè)開始有點(diǎn)意思?！?/p>

IBM 的 TrueNorth，完全仿照大腦的做法，能力相當(dāng)高，功耗只有 65 毫瓦，學(xué)習(xí)能力極強(qiáng)。

類腦計(jì)算機(jī)，成本不高，這有可能真正實(shí)現(xiàn)所謂人形機(jī)器人。

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三，構(gòu)成智能芯片的關(guān)鍵要素

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智慧是人特有的一項(xiàng)東西，它包括思考和解決問題的能力。

人類的智能整個(gè)環(huán)節(jié)包括感知、傳輸、存儲(chǔ)、處理、決策、傳輸、執(zhí)行。

IBM 要做的類腦芯片大概 100 多億個(gè)神經(jīng)元。

智能芯片的幾大要素。

現(xiàn)在的一個(gè)方向是通過軟件來(lái)定義芯片。

FPGA 的十大缺陷

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四，可重構(gòu)計(jì)算芯片技術(shù)與深度學(xué)習(xí)

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硬件和軟件的拓?fù)浼軜?gòu)，這個(gè)時(shí)候從計(jì)算的效率最好。

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數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)控制單元的要求來(lái)配置計(jì)算單元，這樣的結(jié)構(gòu)是通過 C 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算，跟傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是一樣的，但是編譯器有很大的不同。

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經(jīng)典的馮諾依曼的計(jì)算結(jié)構(gòu)

可重構(gòu)計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算的比較

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魏少軍：“目前的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，目前 CPU+GPU、CPU+FPGA、CPU+ASIC 的芯片結(jié)構(gòu)都不是最好的人工智能芯片方法?！?/p>

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Thinker 是去年在深圳高交會(huì)上發(fā)布的，利用這個(gè)結(jié)構(gòu)，來(lái)相應(yīng)不同應(yīng)用的神經(jīng)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

魏少軍：“我們認(rèn)為目前的人工智能芯片還不能進(jìn)入手機(jī)，如果讓芯片進(jìn)入手機(jī)，才真正能獲得新生。如果只給互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)用，一定沒有量。所以不解決進(jìn)入手機(jī)、家庭，人工智能芯片沒有希望。所以要解決功耗、成本問題。”

五，總結(jié)

魏少軍還表示：“芯片是軟件性能載體，一定要滿足軟件不斷變化的計(jì)算需求。有人問我，目前國(guó)內(nèi)的人工智能芯片跟國(guó)際上有多大差距？ 我的回答是：應(yīng)用上跟國(guó)際同行一個(gè)水平線。方法上落后。芯片上差半步?！?/p>

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