清華大學研發出可支持神經網路的晶元

據外媒1月24日報道，清華大學研究團隊取得重大突破，研發出支持神經網路的晶元，可運用於使用電池的小型設備。

北京清華大學的一間辦公室中，「思考者」晶元正在處理相機數據，以尋找儲存在資料庫中的面孔。幾秒之後，同樣的晶元又在處理中文聲音指令。「思考者」可支持神經網路，其獨特之處在於低能耗驅動——8節五號電池就能供應其一年所需的電量。「思考者」可以動態調整其計算和記憶要求以滿足軟體需要。這一點是十分重要的，因為許多現有AI應用——或是用於識別圖片中的目標物或是用於理解人類講話——都需要多種神經網路和多層神經網路聯合。2017年12月，介紹「思考者」設計的論文發布在計算機硬體設計頂級期刊《IEEE固態電路學報》上。這對中國研究界而言，這是一個了不起的成就。而且，雖然使用現有的圖形處理晶元或FPGA(一種可進行動態重新配置的空白晶元)也能運行AI軟體，但是那些設計十分昂貴而且不能運用於使用電池的小型設備。這就是尹首一的團隊要開發「思考者」的原因。「思考者」可嵌入各種設備中，例如智能手機、手錶、家用機器人或駐紮在偏遠地區的設備。尹首一的團隊計劃於今年3月發布第一個與「思考者」相配的產品。

這一晶元只是現在中國科技界的一個縮影。在優化AI硬體的熱潮中，中國的半導體產業也迎來了難得的機會，來確立自己的地位。計算機晶元是AI成功的關鍵，所以中國需要發展自己的硬體產業從而成為真正的科技強國。清華大學微電子系副主任及「思考者」論文主要作者尹首一表示：「與應對之前信息技術的變革相比，中國以最快速度跟上了這次大潮。」

即便中國已經成為太陽電池板和智能手機製造中心，其半導體產業仍然落後於美國。2017年1月到9月，中國投入了1828億美元進口集成電路——同比增加13.5%。工業和信息化部2017年12月發布的《人工智慧三年發展行動計劃》中，中國政府確立了2020年有能力大規模生產神經網路處理晶元的目標。

此外，中國還有其他相似的計劃也在進行。1月底，中國科學院計算機技術研究所的一支研究隊伍將和當地半導體生產商合作生產一小批機器人使用的晶元。該晶元名為「Dadu」，擁有兩個內核——一個用於運行神經網路，另一個則用於控制行動。神經內核運行視覺演算法，但不影響行動內核規劃最佳路線或最佳取物動作。中科院網路計算實驗室主任、機器人晶元項目負責人韓銀和設想了一系列應用，包括咖啡機器人和可用手勢控制的無人機。在中國開發這種系統的優勢是用戶基礎廣，這能使基於用戶體驗升級晶元的速度更快。

中國的集成電路產業也在迅速擴張，佔2006年-2016年世界集成電路市場增長的58%。但據普華永道統計，2016年，中國在世界半導體製造能力中所佔份額僅為14.2%。在2015年中國中央政府發布的製造業政策《中國製造2015》中，晶元設計和製造是政府要求的重大突破的關鍵領域之一。

但是，中國的晶元公司發現他們所處的環境與孕育因特爾和英偉達的環境完全不同。SmarCo公司位於北京，專為處理錄像片段的數據中心設計AI晶元，其總裁范東睿表示，雲計算佔領了大部分市場，因此留給成品硬體的空間很少。儘管如此還是有越來越多的中國的AI公司在開發自己的硬體。地平線機器人科技有限公司特定用途集成電路設計主任馬鳳翔表示「只製造晶元的公司在未來會越來越少。」2017年12月，該公司發布了兩個計算機視覺晶元，可使汽車識別行人或幫助購物中心找到顧客流量模式。馬鳳翔說，地平線機器人不是一家晶元公司，但會為內部產品設計晶元以提升性能降低生產成本。

現在，還有很多問題亟待中國晶元研究專家去解決：怎樣實現晶元設計的商業化，怎樣擴大規模以及怎樣引領一個由人工智慧轉變的計算機世界。但研究人員最不缺乏的就是雄心壯志。韓銀和表示：「作為晶元研究人員，我們都有夢想。不論研究進展如何，我們將拭目以待。」

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