数据的变化正驱动计算革命,芯片巨头为何押注这两大突破性方向?

数据的变化正驱动计算革命,芯片巨头为何押注这两大突破性方向?
2019年11月30日 12:58 麻省理工科技评论

(来源:DeepTech)

以英特尔的实践来看,尽管它被作为芯片巨人所认知,但这家公司的技术着眼点已经不止芯片,而是希望从多个层面提高计算的效率。

据介绍,目前英特尔已经使用以下几种不同的计算架构处理各种数据,分别是标量、矢量、矩阵和空间架构,这几种架构构成了异构计算里主要的组成部分,彼此之间灵活的组合,可以用来处理各种数据,也可以在数据处于不同的位置上,比如云、边缘计算或者终端时满足不同场景的计算要求。

但英特尔判断是,如此还不足以面向未来。

以机器智能的发展角度来看,未来机器将拥有以下几个重要能力:

第一,认知能力。目前深度学习技术已经帮助机器提供一部分感知的能力,也可以做一些推理计算,但是还没有到达所谓的认知,机器的认知能力还要继续提高,才能够比较正确地理解这个场景里发生什么。

第二,学习能力。人类在学习陌生概念的时候可以一边去学习,一边使用这个概念,不需要先经过很长时间、很大量数据的训练才学到新的知识。但机器还不懂如何变通这种学习能力,包括一边训练、一边学习,在低功耗的调价下完成学习也非常重要。

第三,处理不确定性的能力。人类擅长针对现在的情况做风险评估、预判和验证,以提高自身处理不确定性能力的水平,这几种都是非常重要的能力,机器智能还需要继续发展才能逐步帮助人完成各项任务。

以认知能力和学习能力为例,近几年来业界也有了不少重要探索,包括构建三维语义地图,通过模仿学习加上强化学习等,都可以帮助智能系统提高学习能力。

(来源:DeepTech)

另外,机器智能发展的另一个重要内容将在于万物互联。

其中,万物互联的维度和程度又将十分多元化,芯片和芯片之间可以互联,边缘计算和设备可以互联。丰富的互联,意味着如果连接之间的延迟足够小,带宽足够高,机器之间智能的能力或者存储的知识都可以交互,这又是新的智能发展阶段。

基于此,宋继强认为,对于机器智能来说,网络和云将帮助打破机器的物理边界,而这个边界在人类这种生命个体上是难以消除的,一旦机器有了这种能力,可以利用这个能力把云边端完全融合起来,这个模式不光用在机器人和无人驾驶上,未来像智能家居、智能零售、智能医疗都可以用到。对于英特尔而言,这意味着它需要在不同的环节提供不同的计算硬件。

具体而言,在计算硬件的规划上,英特尔也将在已有的硬件架构方式上继续突破,追求提供更高的智能。除此之外,另一个重要的方向在于——押注突破式计算技术。

(来源:DeepTech)

其中两个代表性技术分别是量子计算和神经拟态计算。

在神经拟态计算上,英特尔于 2017 年提出 Loihi 芯片项目,近两年一直致力于继续扩展 Loihi 神经拟态芯片的多片互联规模,以构成更大系统,现已从最开始的 4 块相连到 32 块相连,再到今年夏天实现 64 块相连,提供接近 800 万个神经元计算。

宋继强表示,Loihi 芯片还在追求更高的互联程度,希望提供一亿个神经元的计算学习平台,而人脑拥有 800 亿个神经元,这也就意味着 Loihi 芯片可以逐渐接近人脑,有望用在医疗等计算场景中。

围绕 Loihi 芯片,英特尔也在搭建一个生态,以期集结社区、大学、公司等力量探索更多的神经拟态芯片应用,包括这种新的计算模式和新的学习能力可以用在哪里、处理什么样的数据等。最近,这个生态中已经有世界五百强公司加入,包括 GE、埃森哲、空中客车等。

(来源:DeepTech)

针对神经拟态计算未来的可能性,宋继强也在接受 DeepTech 的采访时进行了进一步解读。

他表示:“神经拟态计算的相关研究从 80 年代中期开始到现在已经进行了将近 30 多年,但是真正要把这项技术用好,不是说光做一个芯片就可以。回顾其发展史,很多公司和机构都在研究神经拟态芯片,包括 IBM 和英特尔。英特尔秉承的思路是,做神经拟态计算一定要让它有用,不光是给出一颗芯片,我们还提供云服务、开发的套件,把这些推给学术界和大公司,现在有世界五百强的加入。正如早期人们探索 AI、深度学习的能力一样。

在学术界,神经拟态主要被用在约束满足、机器人自适应学习上,但这些真的是它的全部吗?不见得。所以我们要打造这样的一个社区,让社区里的公司、学校共同探讨真实的神经拟态应用,以及其中哪些可以规模化。”

(来源:DeepTech)

而在量子计算上,英特尔的量子计算布局主要有两大内容,一则是通过低温超导量子位的方式实现量子计算,这一点与行业的主流方向一致,英特尔的进展是正在开发 49 个超导量子位测试芯片,并测试它的容错能力、纠错能力和连接性。

另一个内容则是基于英特尔独有的业内积累,即其在传统半导体领域发展的硅的加工工艺和测试工艺,利用硅电子自旋表示出量子态。

(来源:DeepTech)

据介绍,在这个方向上,英特尔的 300 毫米、12 寸晶圆的生产线上已经具备相应的生产能力,有两个量子位的芯片已在测试,且公司正在为规模化生产加大投入。

但宋继强也强调,目前量子计算发展还是早期,要想应用在大规模的商业计算还有很长的路要走。

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