解决功耗问题 移动装置搭载复杂AI不再遥不可及

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类神经网**工智能系统近来十分火红,除了能够创作幻觉艺术、凭空杜撰酒评,更一举击败世界围棋**。执行这些运算的系统程式复杂且耗电,因此还无法应用于移动装置上。

研究人员在2月举行的国际固态电路研讨会(International Solid-State Circuits Conference)上展示了几款支援人工智能的低功耗芯片原型,让移动装置具备深度学习能力的梦想又向前迈进一步。

据IEEE Spectrum报导,麻省理工学院(MIT)、NVIDIA以及韩国科学技术院(KAIST)的研究人员发表的低功耗芯片百度可提供智能型手机模仿人类视觉,并让自驾车具备预测路上行人移动方向的能力。

手机应用处理器(AP)也将能执行部分属人工智能的任务,例如高通(Qualcomm)的Snapdragon芯片便搭配可实现自动影像标识的软体开发套件。这种以软体为主的方法虽是一大突破,但限制也不少,一如缺乏自主学习功能。

MIT电机工程学教授Vivienne Sze表示,神经网路规模越大,运算层就越多,执行任务所消耗的能量也随之增加,*耗电的部分发生在处理器和存储器之间的资料传输,特别是卷积神经网路(Convolutional Neural Network;CNN)在执行影像分析时都会遇到这个问题。

人脑可以根据记忆自然建立物体间的关联,而像AlexNet之类的影像辨识系统则会先找出图像中物体的边缘,然后进行猫、床、毯子等个别物体轮廓辨识,*后再根据图像景物判定为室内影像,这样简单的辨识动作也需要很高能量密度。类神经网路通常在图形处理器(GPU)上执行,透过更改GPU设计可以增加芯片的执行效率。

与Sze一同合作开发Eyeriss芯片的Joel Emer,是MIT电脑科学教授暨NVIDIA的**研究科学家。Eyeriss是一颗可执行**卷积神经网路的客制化芯片,搭载168颗处理引擎,每个引擎附近皆设有专属记忆空间,以减少芯片自主存储器存取资料的次数,并会压缩传送的资料、省略特定GPU步骤,因此使用的功耗只有一般手机GPU的10%,约0.3W。

KAIST教授暨多媒体VLSI实验室主管Lee-Sup Kim和其研究团队则展示专为了物联网设计的通用视觉处理器,同样利用缩短存储器和处理器距离的方式将功耗压至*低。这颗芯片的功耗虽然仅有45mW,但运算复杂度仍不如Eyeriss。

另一位KAIST教授暨系统设计**和应用研究中心主管Hoi-Jun Yoo则偏好以专门、应用为导向的方法制作神经网路硬体。Yoo使用递回式类神经网路(Recurrent Neural Network;RNN)演算法辨识视野中的物体,制作具有跟随移动物体并猜测意向能力的系统。这个耗电量为330 mW的系统,可在近乎即时的状况,同时预测20个物体的意向。

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