機(jī)器學(xué)習(xí)加速芯片設(shè)計(jì) 讓人工智能設(shè)計(jì)下一代人工智能

時(shí)間:2021-06-16

來源:科技日?qǐng)?bào)

導(dǎo)語:英國《自然》雜志9日發(fā)表一項(xiàng)人工智能突破性成就,美國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告機(jī)器學(xué)習(xí)工具已可以極大地加速計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)。研究顯示,該方法能給出可行的芯片設(shè)計(jì),且芯片性能不亞于人類工程師的設(shè)計(jì),而整個(gè)設(shè)計(jì)過程只要幾個(gè)小時(shí),而不是幾個(gè)月,這為今后的每一代計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)節(jié)省數(shù)千小時(shí)的人力。

  不同元件在計(jì)算機(jī)芯片上的布局,是決定芯片整體性能的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)芯片的物理布局既復(fù)雜又耗時(shí),難度非常大,需要專業(yè)人類設(shè)計(jì)工程師付出大量工作。而盡管已為此進(jìn)行多年的嘗試,芯片布局規(guī)劃一直都無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,需要設(shè)計(jì)工程師們花費(fèi)數(shù)月的努力才能生產(chǎn)可供規(guī)模制造的布局。

  研究團(tuán)隊(duì)將芯片布局規(guī)劃設(shè)計(jì)成一個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)問題,并開發(fā)了一種能給出可行芯片設(shè)計(jì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他們訓(xùn)練了一個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體,讓這個(gè)智能體把布局規(guī)劃看作一種棋盤游戲:元件是“棋子”,放置元件的畫布是“棋盤”,“獲勝結(jié)果”則是根據(jù)一系列評(píng)估指標(biāo)評(píng)出的最優(yōu)性能。

  研究人員指出,這種方法能在6小時(shí)內(nèi)設(shè)計(jì)出與人類專家不相上下或是更好的可行芯片布局,有望為今后的每一代計(jì)算機(jī)芯片設(shè)計(jì)節(jié)省數(shù)千小時(shí)的人力。

  開發(fā)出比當(dāng)前方法更好、更快、更省錢的自動(dòng)化芯片設(shè)計(jì)方法,有助于延續(xù)芯片技術(shù)的‘摩爾定律’。這里的摩爾定律,是指每塊芯片的元件數(shù)量大約每兩年會(huì)翻一番。

  人工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的科學(xué),從事這項(xiàng)工作的人必須懂得計(jì)算機(jī)知識(shí),心理學(xué)和哲學(xué)。人工智能是包括十分廣泛的科學(xué),它由不同的領(lǐng)域組成,如機(jī)器學(xué)習(xí),計(jì)算機(jī)視覺等等,總的說來,人工智能研究的一個(gè)主要目標(biāo)是使機(jī)器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作。但不同的時(shí)代、不同的人對(duì)這種“復(fù)雜工作”的理解是不同的。

  用來研究人工智能的主要物質(zhì)基礎(chǔ)以及能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能技術(shù)平臺(tái)的機(jī)器就是計(jì)算機(jī),人工智能的發(fā)展歷史是和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。除了計(jì)算機(jī)科學(xué)以外,人工智能還涉及信息論、控制論、自動(dòng)化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)等多門學(xué)科。人工智能學(xué)科研究的主要內(nèi)容包括:知識(shí)表示、自動(dòng)推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)獲取、知識(shí)處理系統(tǒng)、自然語言理解、計(jì)算機(jī)視覺、智能機(jī)器人、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)等方面。

  在不到6小時(shí)的時(shí)間里,一個(gè)深度學(xué)習(xí)強(qiáng)化方法,可以自動(dòng)生成芯片設(shè)計(jì)的所有關(guān)鍵指標(biāo),包括功耗、性能和芯片面積,且給出的布局圖都優(yōu)于或可與人類設(shè)計(jì)的芯片布局圖相比肩。這無疑是人工智能助力人類實(shí)現(xiàn)更好、更快、更強(qiáng)目標(biāo)的范例。有意思的是,這個(gè)人工智能現(xiàn)在又被拿去設(shè)計(jì)下一代人工智能,這讓我們看到一種共生關(guān)系——更強(qiáng)大的人工智能設(shè)計(jì)硬件,正在推動(dòng)人工智能的進(jìn)步。

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