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全球首个光子AI芯片原型问世
http://www.50cnnet.com 物联中国
日期:2019-04-30 17:01:00来源:物联中国 作者: 收藏

对于这家成立一年半的公司,这款芯片原型的诞生,验证了团队部分成员在 2017 年发表在Nature Photonics期刊上的开创性想法——用光子代替电子来进行 AI 计算。但是在那个时候,他们在实验室开发的整个光子计算系统占据了半个实验室。

(来源:Lightelligence)

在视频演示中,团队在这个原型产品上成功用光子芯片运行了Google Tensorflow 自带的卷积神经网络模型来处理MNIST 数据集。这是一个使用计算机视觉识别手写数字的基准机器学习模型,也是机器学习中最著名的基准数据集之一。测试中,整个模型超过 95% 的运算是在光子芯片上完成的处理,测试结果显示,光子芯片处理的准确率已经接近电子芯片(97%以上),另外光子芯片完成矩阵乘法所用的时间是最先进的电子芯片的 1/100 以内。

Lightelligence CEO沈亦晨对 DeepTech 表示,公司计划将该光子芯片提供给一些合作方、潜在客户进行测试,目前国外已经有谷歌、FaceBook、AWS级别,国内 BAT 级别的客户与 Lightelligence 接洽。

他透露,尽管这款芯片还不是公司真正意义上的第一款商业化产品,在性能上也还有很大的提升空间,但却是对团队开发完整光子AI芯片系统可行性的一个重要验证。

图丨这款原型正在运行 MNIST(来源:Lightelligence)

沈亦晨表示,在接下来的几十年中,对于 AI 算法尤其是机器学习算法的计算需求仍将大幅增加,但与此同时,我们回过头看过去几年计算硬件的发展,其演进速度正变得越来越慢,“从光子学的角度来看,我意识到,对于一些最基本的算法以及机器学习任务来说,光子可能是最佳的计算平台。在我的博士生涯中,我用一个项目简单地证明了这个概念性质的设想,现在,Lightelligence 的成立正在将这个设想从学术研究带到真实世界”。

“我们从硬件到软件做出了一套可以运行的系统,原则上,它可以运行任何神经网络系统,它也是就我们所知世界上第一台完全独立的光学计算 AI 加速器(stand alone optical AI accelerator)。Lightelligence 现在发布这款芯片原型想传达的另一个信息是,光学计算不再是一个“Science Project”,而是一个已经接近于产品化的技术”,他说。

图丨 Lightelligence CEO沈亦晨,MIT 物理学博士,因其从光学计算的独特角度切入 AI 芯片入选 2017 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国区榜单(来源:麻省理工科技评论)

越来越近的光学计算

光学计算并不是一个全新的概念。

作为一种完全不同于电子计算的技术,光学计算以光子为信息处理载体,依赖光硬件而非电子硬件,以光运算代替电运算,擅长快速并行处理高度复杂的计算任务,但它一直没找到合适的应用场景,且受限于传统分离式光学器件光场调控手段单一、光学设计体积庞大的缺点,光学计算一直都停留在实验室阶段。

近几年,电子计算愈发受制于摩尔定律,信息技术载体的存储密度与运算速度的提升愈发力不从心,让一部分人将目光从“电”转向了速度更快、能耗更低的“光”。

(来源:麻省理工科技评论)

尤其是基于人工神经网络算法的深度学习系统的流行。不同于通用芯片所运行的逻辑运算,深度学习系统的大部分时间都花在低精度的矩阵乘法运算上,而密集的矩阵乘法运算,正是人工智能算法中最耗时间和功率的。

目前 AI 加速芯片都是基于电子运算的,但在结合电子计算所有前沿技术的基础上,光子芯片可以来执行AI 计算里最重要的两个步骤:内存到计算单元的数据传输以及矩阵运算本身。这两个方面光子芯片具有独特优势。

由此,光子 AI 芯片的概念应运而生,利用光子来做矩阵乘法运算,在功耗降低和速度提升上前景可期,很可能带来光学计算有史以来最大的机会。

Lightelligence 成立的目的,就是从光子芯片这个全新的角度来切入 AI 加速。

“对产业界来说,这可能开启了一个全新的方向,而且它的发展速度远远高于电子运算。”沈亦晨说。

出处:物联中国作者:Semiconductor Engineering(责任编辑:zy)
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