江南清华“太极”光芯片:采用最古朴思路,“苦熬”而成—新闻—科学网

时间:2024-08-31 11:51:40 已阅读:77次

近日,清华年夜学电子项目系副传授方璐领导课题构成员,与中国项目院院士、清华年夜学主动化系戴琼海院士课题组构成交织研究团队,于智能光计较芯片范畴实现了新的冲破。相干结果已经在近日揭晓于Science期刊。 他们创始干预干与-衍射漫衍式广度光计较架构,研制了全世界首款年夜范围通用智能光计较芯片——太极(Taichi),其体系级能效为每一秒每一焦耳160万亿次运算,逾越支流商用AI芯片3个数目级,为后摩尔时代高机能智能计较斥地了新路径。 太极芯片初次赋能智能光计较实现跨越1000个种别的天然场景图象分类,和跨模态内容天生等智能使命,可为AI年夜模子、智能无人体系、通用人工智能(AGI)等提供强无力的算力撑持。 于这项研究早期,团队一度遭受很年夜的坚苦。令研究者感触的是,他们终极经由过程回首上世纪80、90年月以至更初期的经典结果,冲破了研究瓶颈。他们暗示,恰是这类寻求初心的立场使患上研究团队可以或许不受时代局限,不受潮水影响,一直连结对于科学问题素质的存眷以及热忱,从而孕育发生新的冲破。 研究团队针对于年夜范围通用智能光计较难题,摒弃了现有光计较沿用传统电子深���度计较的范式,提出漫衍式广度计较架构,构建深度浅但宽度广的光神经收集,总体架构可重构、可复用。 与传统的深度计较层层重叠的要领差别,太极经由过程将繁杂智能使命化繁为简,拆分为多通道、高并行的子使命,同时为子使命零丁构造集群、分配计较资源,从而实现繁杂使命的高效处置惩罚。 受“易有太极,是生两仪”的中国传统哲学理念开导,研究团队以光的干预干与以及衍射表征“两仪”,成立干预干与-衍射片上结合流传模子。 “经由过程交融干预干与的矫捷可重构特征以及衍射的年夜范围高并行特征,以辩证同一的理念实现干预干与-衍射智能光计较。这类同一使患上太极光芯片不只具备可重构通用计较威力,也具有高通量并行计较威力,实现一加一年夜在二的效果。”论文配合一作、清华年夜学电子项目系玻士生徐智昊注释道。

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太极芯片。受访者供图

最古朴的思绪

研究早期,团队沿用了电子计较的深度进修架构以构建年夜范围智能光计较,然而,推进了半年就碰到了瓶颈:跟着层数的增长,计较范围与计较精度存于不成和谐的抵牾。 “已往,咱们构建收集布局年夜可能是沿用电计较架构,却发明光的上风以及潜力没法于电的架构中阐扬出来,犹如笼中困兽。经由过程理论建模以及阐发发明,是电的架构‘软禁’了光的威力,也就是说现有的深度神经收集的架构其实不合适智能光计较。”方璐于接管《中国科学报》采访时说。 为了摆脱瓶颈,研究团队决议走出固有电架构想维的恬静区,追求新的架构冲破。他们将眼光投向了上世纪80、90年月以至更初期有关呆板进修、神经收集的经典研究结果。于这些可能被遗忘的设法以及经典聪明中,经由过程从头审阅以及自创,他们找到了冲破当前困境的要害:回到最古朴的思绪——做宽、做浅。 于方璐看来,回首经典也是回归科研的初心,放下对于潮水的盲从。这类寻求初心的立场使患上研究团队可以或许不受时代局限,不受潮水影响,一直连结对于科学问题素质的存眷以及热忱,从而发明新的思绪、提出新的理论。

太极光芯片的降生是交织学科互助的结晶,脑科学研究也为太极光芯片的架构研发提供了主要思绪。有脑科学的研究提出“浅脑理论”,即年夜脑以浅层扁平架构造成年夜范围的并行计较单位。从感知到运动,以至意识,各脑区都于这个浅层收集中阐扬着主要作用。“脑科学的系列结果带给咱们的研究许多开导。”方璐增补道。

“苦熬”芯片

然而,推翻构架仅仅只是个最先。相继所致的是另外一个艰难的应战:芯片研制。 于芯片研发的漫长征程中,流片是一个至关主要的里程碑,它标记着研究团队的理论观点将要转化为现实可打造的芯片。对于在方璐以及她的研究团队来讲,这个阶段布满期待以及焦急。 “流片周期凡是需要3到6个月,等候芯片加工完成是一件很焦灼的工作。团队但愿芯片快点回来,进入下一阶段的测试;同时又担忧流片的效果欠好。这象征着要重新再来一遍,时间成本很高。”方璐说。 研究团队第一次流片时,等候了4个月,成果不尽如人意。他们不能不从零最先,从头审阅每个细节,寻觅可能存于的问题。颠末2个月的调解以及优化,又等了6个月,第二次流片成果送回时,团队成员们显露来了开心的笑脸。 “为了让现实试验成果到达理论仿真的预期,咱们不停调解以及优化试验体系。每一一次试验都是一个漫长而繁琐的历程。近似的历程反复‘上演’了百余次,研究团队的方针是将千分类智能使命的正确率做到90%,终极以凌驾预期的成果竣事了这场‘长期战’。”徐智昊告诉《中国科学报》。 “审稿人对于太极光芯片的架构想路孕育发生了定见不合。深度进修成长至今,深度神经收集已经经成为支流的智能计较架构。”方璐说。 研究团队对峙本身的不雅点,用更多的理论以及试验证听说服审稿人。第二轮审稿竣事后,他们的论文被顺遂吸收了。 本年是方璐从事科学研究的第17年:她本科卒业在中国科学技能年夜学,玻士卒业在喷鼻港科技年夜学,现任清华年夜学电子项目系长聘副传授。

年夜范围光电智能计较是方璐团队一以贯之的研究方针,整个团队为实现这一方针构建了纵向并行、横向联网的路径计划。

“团队成员都有各自自力的研究问题,于并行摸索路径的同时,相互之间也会举行交织互助,开展原创思惟的交流碰撞。‘路漫漫其修远兮’,研究团队将会不忘初心,于年夜范围智能光计较的路径上始终如一地求索。今朝咱们正于搭建芯片的运用体系,为财产化提供可行的方案。”方璐增补道。

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl1203

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