低碳，AI芯片產(chǎn)業(yè)的新路標

文／本刊記者 陳 杰

“我國將進入新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，迫切需要發(fā)展智能經(jīng)濟?！痹谌涨罢匍_的智能經(jīng)濟高峰論壇上，科學技術(shù)部副秘書長賀德方提出，科技部將以推動人工智能與實體經(jīng)濟深度融合為主線，以發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟為重點，全面提升我國智能經(jīng)濟發(fā)展的質(zhì)量和效率。

人工智能與實體經(jīng)濟的深度融合離不開芯片。在通用芯片領(lǐng)域，中國一直被“卡脖子”，不過在人工智能（AI）芯片設(shè)計方面卻已有領(lǐng)跑之勢。特別是近年來，國家高度關(guān)注AI芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相繼發(fā)布一系列產(chǎn)業(yè)支持政策，為芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境，在促進行業(yè)健康發(fā)展的同時，也更好地為服務(wù)實體經(jīng)濟提供了支撐。

“大規(guī)模集成電路使用了人類歷史上最復雜的設(shè)計制造工藝來實現(xiàn)芯片設(shè)計。芯片是衡量一個國家綜合實力的重要標志之一，是信息產(chǎn)業(yè)的硬件基礎(chǔ)。”南方科技大學教授余浩接受科普時報記者采訪時表示，在現(xiàn)有計算處理器芯片及圖形處理器芯片等基本架構(gòu)的支持下，使用云服務(wù)，人臉識別、物體識別、聲音識別、自然語言識別等，人工智能應(yīng)用得到了長足發(fā)展。但由于現(xiàn)有處理器架構(gòu)局限，計算所利用能量的效率低，需要大量空調(diào)來散熱，因此這些基于大型數(shù)據(jù)中心的云智能應(yīng)用將消耗大量電力，將會導致高碳的方式來實現(xiàn)人工智能與實體經(jīng)濟的融合，從而無法適應(yīng)我國急需要求碳達峰、碳中和的背景及要求。

基于這一需求，如何低碳地實現(xiàn)智能成為當今AI芯片設(shè)計及應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。

余浩認為，其核心問題有二：一是如何面對越來越復雜的人工智能計算模型；二是如何設(shè)計高能效的硬件，用最低的能耗產(chǎn)生最高的算力。

針對人工智能發(fā)展的方向和人工智能處理器的特點，余浩認為應(yīng)著重從以下兩個方面來找尋低碳的方式實現(xiàn)人工智能。首先，通過網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化的方法來簡化復雜的人工智能計算模型，使用盡可能低精度數(shù)據(jù)進行存儲和處理，這樣得到的混合精度模型存儲量和運算量可以得到極大的壓縮，從而大大提高了硬件的讀取和運算的效率；其次，設(shè)計實現(xiàn)高效可配置的混合精度處理器。根據(jù)不同精度網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)特征，通過可配置多精度脈動數(shù)據(jù)流方式，實現(xiàn)對片上數(shù)據(jù)的最大化重用和片上運算單元的最大化利用，降低從片外讀取數(shù)據(jù)的次數(shù)以及片上資源的閑置情況，從而降低芯片功耗?！巴瑫r，需要打破常規(guī)，突破常規(guī)計算存儲分離的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計存算一體架構(gòu)來打破存儲墻的限制，消除數(shù)據(jù)移動的延遲和功耗，大大降低數(shù)據(jù)交互量，從而提高整體能效。這樣，我們就可以設(shè)計高能效的AI芯片，從而低碳地實現(xiàn)人工智能應(yīng)用?！?/p>

現(xiàn)階段，我國的AI芯片技術(shù)發(fā)展越來越具有自主性，產(chǎn)業(yè)趨勢向好，隨著不同領(lǐng)域?qū)I專用芯片的需求增大，尤其以云平臺、智能汽車、機器人等人工智能領(lǐng)域為代表，AI芯片的應(yīng)用場景也將會越來越豐富。

“當前國際形勢風云變幻，眾多不可控的因素影響著全球經(jīng)濟的發(fā)展，也讓半導體行業(yè)的走向伴隨著諸多不確定性。正是由于這些不確定性引發(fā)了國內(nèi)外整機企業(yè)在芯片供應(yīng)鏈安全方面的擔憂，讓國產(chǎn)芯片設(shè)計企業(yè)從中找到了歷史發(fā)展機遇?！庇嗪铺寡?，低碳與AI芯片的結(jié)合，在這場機遇中無疑將提高中國信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，迎來數(shù)字中國的進一步發(fā)展，并推動人工智能在人們?nèi)粘９ぷ?、學習、生活中的深度運用，創(chuàng)造更加智能并低碳的工作方式和生活方式。