教授|海归教授创办类脑芯片公司,即将全球首发量产,功耗可降低100-1000倍( 二 )


而SynSense时识科技提出的全新方案 —— 事件处理器(Event Processor),这类处理器芯片运算机制是基于脉冲 / 事件触发的运算,可以用于一维的实时传感器信号分析或是二维的图像信号处理,事件触发及数据驱动运算,将能使整个传感器系统在没有动态信息发生时完全不耗电。
教授|海归教授创办类脑芯片公司,即将全球首发量产,功耗可降低100-1000倍
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图 | 各类芯片架构概览
颠覆传统芯片的技术路径——不耗电的事件处理器
乔宁认为,从芯片的电路实现上,类脑芯片的形态可以分为几种:
一是同步电路芯片,这主要是通过 EDA、通过传统的电路来设计;
二是同步电路与异步电路混搭,比如在类脑芯片中利用同步电路实现单核设计、利用异步电路完成多核的通信;
三是纯异步电路实现,不管单核运算或者多核交互,里面所有的运算及通讯单元都遵循事件触发的机制;
第四种更高阶的形态,则是异步电路加亚阈值模拟计算。在这种最高阶的研究中,苏黎世神经信息研究所有多年的深入研究及积累,他们最新的处理器芯片在 28nm 的工艺下,利用晶体管亚阈值模拟特性模拟生物形态的曲线,利用 pA 到 nA 级电流完成神经网络计算,能效较纯数字解决方案有 1-2 个量级的提升。
类脑芯片的另一个重要特征是实时性,它可以处理的最佳事件类型不是云端运算,而是端上的传感器信息,例如语音或手势识别或心跳生物信号。
Giacomo Indiveri 教授补充称:“这些端上的实时的传感信息是我们的芯片最适合处理的信号,具有可配置的动态参数来匹配环境传感器的动态信息,在近传感器的芯片端完成运算及决策,不需要与云端产生传输数据。这就是为什么我们可以以低带宽、低功耗来高效处理这些实时信息的原因。”
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图 | DYNAP-CNN
在可扩展性上,SynSense 研发的 DYNAP-CNN,是世界上第一款直接能对接事件相机的专用视觉处理器,芯片具有极强的可配置性,可以支持复杂大规模 SCNN 模型及算法。
其基于相机事件触发的运算机制打破了帧的限制,可以实现 5-10ms 端到端识别响应延时;基于稀松数据的动态数据运算,可以实现 < 1mW 超低功耗,较传统解决方案功耗降低 100-1000 倍。
在系统级上,因为基于传感器 — 处理器直接对接的实时数据运算,无需缓存、系统成本降低 50%,整个系统级基于传感器数据触发运算,可以实现真正的 always-on,可广泛落地于智能家居人机交互、智能机器人、可穿戴设备、智能安防、工业互联网等领域。
除了视觉之外,SynSense 团队还专注于低维度的传感信息处理,这类芯片里面实现的是脉冲递归神经网络(SRNN)。基于独创的算法,该芯片的硬件资源消耗量比传统解决方案降低至少在一个量级以上。
另外,由于基于稀松动态数据的触发式运算,整个系统的运算功耗也极低,基于全新芯片的体征信号检测等应用,如心电信号异常检测,其总体功耗将低于 100uW 。
One more thing
此外,全新类脑计算专刊:NCE 期刊,已在 12 月 1 日由英国物理学会出版社 (IOP) 正式推出。NCE 为 “Neuromorphic Computing and Engineering” 的简称,这将是一本涵盖多个学科领域、采用开放获取形式出版的期刊。
NCE 将主要关注神经形态计算、设备和系统的应用和发展,是神经形态计算领域的专业期刊,而 SynSense 联合创始人及首席科学家 Giacomo Indiveri 将出任该期刊主编。期刊之外,SynSense 还将与苏黎世神经信息研究所一起,联合主办世界第三大国际类脑研讨会 SynSense Neuromorphic Workshop(SSNW),该研讨会计划于每年 10-11 月在中国举办,加速类脑技术国内发展及落地。
当天会上,演讲嘉宾清华“天机芯”研究者之一邓磊博士这样评论 SynSense 时识科技称:“类脑计算还没有形成像人工智能那么有体系的一个迭代发展的生态,与 7、8 年前做卷积神经网络一样,现在处于认识逐渐清晰且大家从不同的角度去推广的一个阶段。如果不做,那么以后中国在这个领域就一点话语权都没有。”
据悉,邓磊是美国加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)电子计算机工程系博士后研究员、清华大学类脑计算研究中心博士。在活动现场,他对 SynSense 这家即将把类脑芯片商业化的公司给予了较高肯定。邓磊最后对 DeepTech 补充评价称:“不管是像乔宁推的终端应用,面向场景做深度定制,还是像我们研究大型的基础平台的建设,以及高校在研究的类脑模型和算法,其实都是站在不同的角度,以后都会融会贯通起来。”