广告

MIT工程师设计“乐高”型AI芯片,可堆叠和可重新配置

2022-06-22 16:55:51 MIT 阅读:
麻省理工学院的工程师已经朝着模块化愿景迈出了一步,他们采用了类似乐高的设计,可堆叠、可重新配置的人工智能芯片。

想象一个更可持续的未来,手机、智能手表和其他可穿戴设备不必为了更新型号而被搁置或丢弃。相反,它们可以使用最新的传感器和处理器进行升级,这些传感器和处理器可以安装到设备的内部芯片上——就像整合到现有构建中的乐高积木一样。这种可重新配置的芯片件可以使设备保持最新状态,同时减少我们的电子浪费。 PdUednc

现在,麻省理工学院的工程师已经朝着模块化愿景迈出了一步,他们采用了类似乐高的设计,可堆叠、可重新配置的人工智能芯片。PdUednc

该设计包括交替的传感和处理元件层,以及允许芯片层进行光学通信的发光二极管 (LED)。其他模块化芯片设计采用传统布线在层之间中继信号。这种复杂的连接即使不是不可能也很难切断和重新布线,使得这种可堆叠的设计不可重新配置。PdUednc

麻省理工学院的设计使用光而不是物理线来通过芯片传输信息。因此,芯片可以重新配置,层可以交换或堆叠,例如添加新的传感器或更新的处理器。PdUednc

麻省理工学院博士后 Jihoon Kang 说:“你可以根据需要添加任意数量的计算层和传感器,例如光、压力甚至气味。” “我们称其为类似乐高的可重构 AI 芯片,因为它根据层的组合具有无限的可扩展性。”PdUednc

研究人员渴望将该设计应用于边缘计算设备——自给自足的传感器和其他电子设备,它们独立于任何中央或分布式资源(如超级计算机或基于云的计算)工作。PdUednc

“随着我们进入基于传感器网络的物联网时代,对多功能边缘计算设备的需求将急剧扩大,”麻省理工学院机械工程副教授 Jeehwan Kim 说。“我们提出的硬件架构将在未来提供高度通用的边缘计算。”PdUednc

该团队的结果发表在Nature Electronics上。除了 Kim 和 Kang,麻省理工学院的作者还包括共同第一作者 Chanyeol Choi、Hyunseok Kim 和 Min-Kyu Song,以及特约作者 Hanwool Yeon、Celesta Chang、Jun Min Suh、Jiho Shin、Kangye Lu、Bo-In Park、 Yeongin Kim、Han Eol Lee、Doyoon Lee、Subeen Pang、Sang-Hoon Bae、Hun S. Kum 和 Peng Lin,以及来自哈佛大学、清华大学、浙江大学和其他地方的合作者。PdUednc

照亮道路PdUednc

该团队的设计目前配置为执行基本的图像识别任务。它通过由人工突触制成的图像传感器、LED 和处理器的分层来实现这一点——该团队之前开发的记忆电阻器或“忆阻器”阵列,它们共同用作物理神经网络,或“脑对芯片。” 可以训练每个阵列直接在芯片上处理和分类信号,无需外部软件或互联网连接。PdUednc

在他们的新芯片设计中,研究人员将图像传感器与人工突触阵列配对,他们训练每个突触阵列识别某些字母——在本例中为 M、I 和 T。而传统的方法是将传感器的信号传递给一个该团队通过物理线连接处理器,而是在每个传感器和人工突触阵列之间制造了一个光学系统,以实现各层之间的通信,而无需物理连接。 PdUednc

“其他芯片通过金属进行物理布线,这使得它们很难重新布线和重新设计,因此如果你想添加任何新功能,你需要制造一个新芯片,”麻省理工学院博士后 Hyunseok Kim 说。“我们用光通信系统取代了物理线路连接,这让我们可以自由地以我们想要的方式堆叠和添加芯片。”PdUednc

该团队的光通信系统由成对的光电探测器和 LED 组成,每个都有微小的像素图案。光电探测器构成用于接收数据的图像传感器,以及用于将数据传输到下一层的 LED。当信号(例如字母的图像)到达图像传感器时,图像的光模式对 LED 像素的特定配置进行编码,进而刺激另一层光电探测器以及人工突触阵列,该阵列基于对信号进行分类关于入射 LED 光的图案和强度。PdUednc

叠起来PdUednc

该团队制造了一个芯片,其计算核心尺寸约为 4 平方毫米,或大约是一块五彩纸屑的大小。该芯片堆叠了三个图像识别“块”,每个“块”包括一个图像传感器、光通信层和人工突触阵列,用于对三个字母 M、I 或 T 中的一个进行分类。然后他们将随机字母的像素化图像照射到芯片并测量每个神经网络阵列响应产生的电流。(电流越大,图像确实是特定数组被训练识别的字母的可能性就越大。)PdUednc

研究小组发现,该芯片可以正确分类每个字母的清晰图像,但它无法区分模糊图像,例如 I 和 T。然而,研究人员能够快速更换芯片的处理层以获得更好的“去噪”处理器,并找到芯片,然后准确识别图像。PdUednc

“我们展示了可堆叠性、可替换性以及将新功能插入芯片的能力,”麻省理工学院博士后 Min-Kyu Song 指出。PdUednc

研究人员计划为芯片增加更多的传感和处理能力,他们设想应用是无限的。PdUednc

“我们可以为手机的摄像头添加图层,以便它可以识别更复杂的图像,或者将这些图像制作成可以嵌入可穿戴电子皮肤的医疗保健监视器,”Choi 说,他与 Kim 一起开发了一种智能皮肤,用于监测重要的迹象。PdUednc

他补充说,另一个想法是内置于电子产品中的模块化芯片,消费者可以选择使用最新的传感器和处理器“砖”进行构建。PdUednc

“我们可以制作一个通用的芯片平台,每一层都可以像视频游戏一样单独出售,”Jeehwan Kim 说。“我们可以制作不同类型的神经网络,比如图像或语音识别,让客户选择他们想要的,然后添加到现有的芯片中,比如乐高积木。”PdUednc

Demi Xia编译PdUednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 用交通状况鸟瞰图来辅助提升自动驾驶安全性 慕尼黑工业大学 (TUM) 的研究人员与行业合作伙伴合作开发了一种技术,以基于车载传感器输入和交通状况鸟瞰图来补充车辆视角。这提高了道路安全,包括自动驾驶。
  • 芯片,举足轻重到底有多重? 近几年,芯片成为全球瞩目的焦点。新冠疫情导致的供应链危机,以及汽车智能化的快速发展,让芯片的价格持续暴涨。同时,由于众所周知的原因,中美两国在半导体芯片领域不断加大投资。而美国利用在半导体技术方面的优势,也在不断用政策手段限制中国芯片行业的发展。在这种大背景下,中国企业能否在半导体芯片领域有所突破,打破美国的技术垄断?各国在半导体领域的投资热潮,会不会导致产能过剩?
  • 英特尔演示世界最高速度WiFi 7,速度超5Gbps Intel基于酷睿笔记本电脑展示了Wi-Fi 7的演示,其Wi-Fi 7解决方案连接到了博通的Wi-Fi 7接入点。
  • 日本研究人员用新材料传感器提升电动汽车续航 通常,电动汽车中的电池电流可以达到数百安培。然而,能够检测此类电流的商用传感器无法测量毫安级电流的微小变化。这导致电池充电估计的模糊性约为 10%。这意味着电动汽车的续驶里程可以延长 10%。反过来,这将减少低效的电池使用。
  • 柔宇科技名下3700万资产被法院查封、冻结 据EDN电子技术设计了解,柔宇科技名下3700万资产被法院查封、冻结。
  • 冠状病毒未来还有哪些变种?用AI工具预测看看 瑞士科学家研制出一种新型人工智能(AI)工具,可以预测包括新冠病毒在内的冠状病毒未来变种,有望促进下一代抗体疗法及疫苗的研发,为制定公共卫生政策提供重要参考。相关研究刊发于最新一期《细胞》杂志。
  • 俄罗斯最大半导体工厂Mikron“贷款”70亿卢布,用于生产 为了缓解芯片荒,俄罗斯加大了对其国内芯片生产的投资。今年初,俄罗斯最大半导体制造商 Mikron 准备了一个投资项目,计划将产能扩大两倍(每月达 6000 片),用于生产 180-90nm 的芯片。不过为了实施这一项目,该公司需要大约 100 亿卢布(约 11.4 亿元人民币)。俄罗斯国有集团VEB.RF向Mikron公司提供了这笔救命钱……
  • 电动车带来新的EMI威胁? 有些汽车制造商计划保留AM收音机功能,但无法解决AM无线电EMI问题的制造商是否会让我们再次面对EMI的威胁...
  • AMD 推出 Zen 4 Ryzen 7000 CPU,5纳米制程,最低版本性能 AMD 今天公布了其 5nm Ryzen 7000 系列,概述了四款新型号的详细信息,包括7950X、7900X、7700X和7600X四款,售价299美元起。
  • 3D深度传感解锁新应用场景 通过深度传感技术,设备和机器等数字系统得以感知并理解其周遭环境,让需要人为观察的过程自动化;特别是3D ToF,正成为解锁游戏、机器视觉、自动驾驶以及工业环境等先进功能的关键…
  • 特斯拉车主坐在电池上开车?美国团队拆解4680电池包 4680在奥斯汀工厂生产的少量Model Y跨界车中首次亮相,能量密度方面,特斯拉4680电池是现有2170电池的五倍。根据海外车主实测,4680电池组只需52分钟就能充入97%,而且剩余电量显示为零之后依然能行驶近5公里。为了研究特斯拉4680电池的独特先进之处,从7月初开始,美国的专业拆卸公司门罗公司(Munro & Associates)的团队开始拆卸特斯拉Model Y上装载的4680电池包。
  • 麻省理工发布新概念的低成本电池 麻省理工学院(MIT)和其他机构的研究人员合作开发出一种新型电池,完全由丰富且廉价的材料制成,可为可再生能源提供低成本的备用存储。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了