據(jù)6月11日消息，谷歌表示正在利用機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)幫助工程師設(shè)計(jì)新一代機(jī)器學(xué)習(xí)芯片。谷歌工程師表示，通過算法設(shè)計(jì)的芯片質(zhì)量與手工設(shè)計(jì)相當(dāng)甚至更好，但完成速度卻快得多。谷歌表示，人工智能可以在不到六個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成人工需要幾個(gè)月才能完成的芯片設(shè)計(jì)工作。
谷歌多年來一直在研究如何使用機(jī)器學(xué)習(xí)來制造芯片，谷歌員工本周在期刊《自然》 上發(fā)表的一篇論文證實(shí)，此類研究已經(jīng)應(yīng)用于商業(yè)產(chǎn)品。谷歌開始利用人工智能設(shè)計(jì)自己的TPU芯片。
據(jù)悉，TPU芯片是一款應(yīng)用于人工智能的芯片，專門針對人工智能計(jì)算進(jìn)行了優(yōu)化。谷歌研究科學(xué)家、該論文的作者Azalia Mirhoseini 和Anna Goldie 寫道，我們的方法已被用于設(shè)計(jì)新一代谷歌TPU 進(jìn)行生產(chǎn)。
換句話說，人工智能正在幫助推動(dòng)人工智能技術(shù)的進(jìn)步。
谷歌工程師在論文中指出，這項(xiàng)工作對芯片行業(yè)具有重大影響。這使得公司能夠在設(shè)計(jì)芯片時(shí)更快地探索架構(gòu)可能性，并更輕松地針對特定工作負(fù)載定制芯片。
期刊《自然》 上的評論稱這項(xiàng)研究是一項(xiàng)重要成就，并指出此類工作可能有助于抵消摩爾定律的終結(jié)。摩爾定律是20 世紀(jì)70 年代出現(xiàn)的芯片設(shè)計(jì)原理，該定律規(guī)定芯片上的晶體管數(shù)量每兩年增加一倍。人工智能不一定會突破物理極限，將越來越多的晶體管擠到芯片上，但它可以幫助工程師找到其他方法來提高芯片性能。
谷歌算法處理的具體任務(wù)稱為芯片布局。通常，設(shè)計(jì)人員需要借助計(jì)算機(jī)工具為CPU、GPU 和內(nèi)存核心等芯片子系統(tǒng)找到硅晶圓上的最佳布局。這些芯片子系統(tǒng)通過總計(jì)數(shù)十公里的微小線路連接在一起，每個(gè)子系統(tǒng)在芯片上的位置影響著芯片最終的處理速度和效率。而且，考慮到芯片制造和計(jì)算周期的規(guī)模，納米級的定位調(diào)整最終可能會產(chǎn)生巨大的影響。
谷歌工程師指出，規(guī)劃芯片布局對于人類來說需要數(shù)月的緊張工作，但從機(jī)器學(xué)習(xí)的角度來看，這個(gè)問題可以像下棋一樣解決。
人工智能已經(jīng)證明，它可以在國際象棋和圍棋等棋盤游戲中超越人類。谷歌工程師指出，芯片布局規(guī)劃與此類挑戰(zhàn)類似，但不是使用棋盤格，而是使用硅晶圓。棋盤上的棋子變成了CPU、GPU等芯片子系統(tǒng)設(shè)備。接下來的任務(wù)是讓機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)找到獲勝條件。在國際象棋游戲中，它是吃掉對手的王，但在芯片設(shè)計(jì)中，它是計(jì)算效率。
谷歌工程師使用芯片布局?jǐn)?shù)據(jù)集來訓(xùn)練增強(qiáng)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。有10,000 個(gè)不同質(zhì)量的芯片布局圖，其中一些是隨機(jī)生成的。每個(gè)計(jì)劃所需的電線長度和功耗各不相同。然后，經(jīng)過訓(xùn)練的算法使用這些數(shù)據(jù)來區(qū)分好布局和壞布局，并相應(yīng)地生成新設(shè)計(jì)。
當(dāng)人工智能在棋盤游戲中挑戰(zhàn)人類時(shí)，機(jī)器不一定像人類一樣思考，并且經(jīng)常針對熟悉的問題提出意想不到的解決方案。 DeepMind 的AlphaGo 與圍棋冠軍李世石對戰(zhàn)時(shí)就是這種情況。人工智能做出了看似不合邏輯的舉動(dòng)，但最終獲勝了。
谷歌的芯片設(shè)計(jì)算法并沒有帶來如此巨大的變化，但它生成的芯片布局卻與手工設(shè)計(jì)完全不同。在人工智能設(shè)計(jì)的芯片布局中，各個(gè)子系統(tǒng)排列并不整齊，看上去幾乎是隨機(jī)散布在硅片上?！蹲匀弧?雜志上的一張插圖說明了這種差異，左邊是人工設(shè)計(jì)的芯片布局，右邊是機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的芯片布局。由于相關(guān)設(shè)計(jì)屬于機(jī)密，因此這些圖像被作者有意模糊化。
這篇論文值得注意，因?yàn)槠溲芯砍晒F(xiàn)已被谷歌用于商業(yè)用途。但這遠(yuǎn)不是人工智能輔助芯片設(shè)計(jì)的唯一應(yīng)用。谷歌還在芯片設(shè)計(jì)過程的其他部分使用人工智能，例如架構(gòu)探索，而英偉達(dá)等競爭對手也在尋找其他方法來加快芯片開發(fā)工作流程。利用人工智能設(shè)計(jì)人工智能芯片的良性循環(huán)似乎才剛剛開始。 （辰辰）
