据清华大学公众号10月9日消息,近期,清华大学集成电路学院教授吴华强、副教授高滨基于澳门神话娱乐手机登录计算范式,研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习(机器学习能在硬件端直接完成)的澳门神话娱乐手机登录澳门神话娱乐手机登录芯片,在支持片上学习的澳门神话娱乐手机登录澳门神话娱乐手机登录芯片领域取得重大突破,有望促进
以 下 内容 整理 自清华 大学公众号:
突破从0到1 澳门神话娱乐手机登录开启智算时代
记忆电阻器(Memristor),是继电阻、电容、电感之后的第四种电路基本元件。它可以在断电之后,仍能“记忆”通过的电荷,被当做新型纳米电子突触器件。
自1946年以来,“计算机之父”冯·诺依曼提出并定义了计算机架构,该架构使用二进制编码,并由存储器和处理器分别执行数据存储和计算。
然而,随着人工智能和其他应用对数据存储和计算需求的不断增长,数据来回“搬运”处理时间长、功耗大,甚至可能导致“交通堵塞”。
2012年,钱鹤和吴华强团队开始研究使用澳门神话娱乐手机登录进行存储。由于当时澳门神话娱乐手机登录的材料器件优化和集成工艺尚不成熟,该团队只能自行在实验室中进行探索。他们经历了多次失败的实验,逐渐提高了器件的一致性和良率。
两年后,清华大学与中科院微电子所、北京大学等机构合作,优化了澳门神话娱乐手机登录的器件工艺,制备出了高性能的澳门神话娱乐手机登录阵列,为我国率先实现大规模集成澳门神话娱乐手机登录阵列奠定了重要基础。
在2020年,钱鹤和吴华强团队基于多个澳门神话娱乐手机登录阵列,构建了一个全硬件构成的完整澳门神话娱乐手机登录系统。在这个系统中,他们高效地运行了卷积神经网络算法,并成功地验证了图像识别功能。与图形处理器 芯片相比,这个系统的能效高出了两个数量级,大幅度提升了计算设备的算力,实现了以更低的功耗和硬件成本完成复杂的计算。
澳门神话娱乐手机登录架构的工作原理类似于“在家办公”的新型工作模式。它彻底消除了数据传输的能量消耗,避免了时间延迟,并大大节约了办公场所的运营成本。在边缘计算和云计算中,这种架构具有广泛的应用前景。
多个澳门神话娱乐手机登录阵列芯片协同工作示意图
澳门神话娱乐手机登录系统架构
跨越从1到75 边缘学习加速应用探索
十年磨一剑,钱鹤、吴华强带领团队创新设计出适用于澳门神话娱乐手机登录澳门神话娱乐手机登录的高效片上学习的新型通用算法和架构(STELLAR),研制出 全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习的澳门神话娱乐手机登录澳门神话娱乐手机登录芯片 。
相同任务下,该芯片实现片上学习的能耗 仅为先进工艺下专用集成电路(ASIC)系统的1/35,同时有望实现75倍的能效提升 。
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实现高效片上学习的通用算法和架构
利用神经启发的澳门神话娱乐手机登录芯片进行边缘学习
小车自动追踪控制的增量学习演示
“澳门神话娱乐手机登录片上学习在实现更低延迟和更小能耗的同时,能够有效保护用户隐私和数据。”
博士后姚鹏介绍,该
比如,有些人习惯在数字“7”的中间加一短横。一开始,智能芯片并不认识这个符号,然而训练了两三个这样书写的“7”后,它就能准确将其识别为数字“7”。
团队合影
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张文彬、姚鹏作为学术论文的第一作者,博士期间接触了大量如半导体、微电子、软件算法和类脑计算等不同方向的科研知识,积累了丰硕的研发成果和丰富的工程建设经验。