据报道,清华大学研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片,这是在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域的重大突破,有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域的发展 。该研究用忆阻器加速机器学习应用,训练所需能耗仅有基于数字 CMOS 方法的十万分之一。
在计算机科学的发展历程中,我们经历了许多重大的飞跃。从最初的大型计算机到现在的智能手机,无一不体现了人类对计算能力的不懈追求。在这个过程中,冯·诺依曼架构起到了关键的作用,即:
然而,随着人工智能的快速发展,传统的冯·诺依曼架构面临着新的挑战。特别是在处理大量数据和高速运算时,存储器的瓶颈问题日益突出。为了解决这个问题,计算机科学家们提出了“存算一体”的新型架构。而在这个架构中,忆阻器的应用无疑是一次重大突破。
忆阻器,这个被预测存在于自然界的电路元件,经过37年的寻找,终于在2008年被惠普实验室首次证实其存在,并成功实现了世界首个能工作的忆阻器原型。忆阻器的工作原理可以用水管来比喻:电流可视为通过的水量,而电阻可视为水管的粗细。当水从一个方向流过去,水管会随着水流量而越来越粗;反之当水从相反方向流动时,水管就会越来越细。因为这样的组件会“记住”之前的电流量,因此被称为忆阻器。
如今,清华团队发布的“存算一体”芯片,就是将存储器、运算器、控制器都集中到同一个芯片当中,不再需要频繁对外读取数据,直接在一个芯片内完成人工智能模型的训练。这样的好处包括但不仅限于:计算性能大幅度提升,系统架构得以简化,功耗大为减少,数据安全更有保障,适应性更强,可以适应不同的应用场景和需求,可靠性更高,因为存储器和运算器都集成在同一芯片中,减少了故障点。
总的来说,“存算一体”芯片的提出,为人工智能技术的发展提供了新的思路和方法,有望在未来推动人工智能技术的快速发展和应用。这是一次重大的技术革新,也是人工智能发展的一个重要里程碑。我们有理由相信,随着这种新型架构的普及和应用,人工智能的发展将会进入一个全新的阶段。
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