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城市之窗|AI风口,人工智能与未来无界

导读:人工智能如火如荼,研究公司Global Market Insights预言,全球人工智能加速芯片市场规模将以每年35%的速度增长,整体规模将从2019年的80亿美元增长到2026年的700亿美元。 那么AI到底是什么,人工智能芯片又是什么呢? 首先,我们要知道,芯片其实就是集成电...

人工智能如火如荼,研究公司Global Market Insights预言,全球人工智能加速芯片市场规模将以每年35%的速度增长,整体规模将从2019年的80亿美元增长到2026年的700亿美元。

那么AI到底是什么,人工智能芯片又是什么呢?

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首先,我们要知道,芯片其实就是集成电路,人工智能(Artificial Intelligence,AI)是指能够运行人工智能算法的芯片,主要以深度学习算法为主。当前的人工智能芯片主要分为四类:

通用芯片(GPU)

特点:单指令、多数据,主要处理图像数据。由CPU下达指令进行工作。

半定制化芯片(FPGA)

FPGA适用于多指令,单数据流分析,主要用于云端。FPGA整体运算性能更高,因此常用于深度学习算法中的推断阶段。将FPGA 和 CPU 对比可以发现两个特点,一是 FPGA 没有内存和控制所带来的存储,读取部分速度更快,二是 FPGA 没有读取指令操作,所以功耗更低。劣势是价格比较高、编程复杂、整体运算能力不是很高。

全定制化芯片(ASIC)

ASIC是为实现特定场景应用要求而定制的专用AI芯片。优点是功耗、可靠性、集成度好,缺点是开发周期长,功能扩展性不强。

类脑芯片

类脑芯片是一款模拟人脑的神经网络模型的芯片编程架构,这一系统可以模拟人脑功能进行感知方式、行为方式和思维方式,也是未来人工智能芯片一个重要的发展方向,但是研究过程异常艰难。

城市之窗|AI风口,人工智能与未来无界  第2张

人工智能芯片的发展方向有两种:一种是加速硬件的计算能力,不断优化GPU、FPGA、ASIC,另一类是采用类脑神经结构来提升计算力。

类脑芯片主要是基于冯 诺依曼结构,通过模拟人脑的神经结构,进行信息的感知、思考、产生行为。人脑中的突触是神经元之间的连接,能够随所传递的神经元信号强弱和极性调整传递效率,并在信号消失后保持传递效率。而模仿此类运作模式的类脑芯片便可实现数据并行传送,分布式处理,并能够以低功耗实时处理海量数据。

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2011年8月,IBM公司通过模拟大脑结构,首次研发出两个具有感知和认知能力的硅芯片原型,可以像大脑一样具有学习和处理信息的能力,但最高只能容纳二十多万个可编程突触。

2014年8月,IBM推出了第二代类脑芯片“TrueNorth”,相当于100万个可编程神经元,2.56亿个可编程突触,其性能相较于第一代有了不少的提升。

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2016年IBM公司又公布了新的研究成果,可以实现包括手指识别、情绪识别、图像分类和对象追踪等。

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2017年,英特尔发布Loihi芯片,可以实现模仿大脑根据环境的各种反馈来学习如何操作的运作方式,可以利用数据来学习并做出推断。Loihi采用的是异构设计,由128个Neuromorphic Core(神经形态的核心)+3个低功耗的英特尔X86核心组成,号称拥有13万个神经元和1.3亿个触突。

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高通公司的“认知计算平台”也曾在业界引起巨大轰动,它可以融入到高通公司量产的 Snapdragon处理器芯片中,以协处理的方式提升系统的认知计算性能,并可实际应用于手机和平板电脑等设备中,支持诸如语音识别、图像识别、场景实时标注等实际应用并且表现卓越。

2018年8月,英国《自然》杂志首次刊登中国自主研发的天机芯片,清华大学精密仪器系施路平教授团队研发的类脑计算芯片“天机芯”首次公开亮相。

城市之窗|AI风口,人工智能与未来无界  第7张

城市之窗|AI风口,人工智能与未来无界  第8张

2019年7月,英特尔发布消息称,其神经形态研究芯片Loihi执行专用任务的速度可比普通CPU快1000倍,效率高10000倍。

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虽然目前仍然没有任何一个智能系统能够接近人类水平,但是人工智能的研究在不断取得突破。未来AI芯片的更新和迭代速度一定会更快,人类可以从事的工作,芯片完全可以代劳。相信这个奇点已经距离我们不远,AI的产业化也将迎来新的发展机遇。

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