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所谓的AI芯片到底指什么?

2023-11-06 207

AI芯片是未来AI技术发展的核心,什么是AI芯片?

AI芯片包含1.计算机科学领域-软件,2.半导体领域-硬件的软硬结合的产品。AI芯片是与AI算法深度绑定的。

1.AI芯片的发展历史:

所谓的AI芯片到底指什么?插图
来源与网络
所谓的AI芯片到底指什么?插图1

AI算法在上世纪80年代进入了泡沫破灭期,对于异或运算求解的难题困扰了AI进程20年。

虽然1999年英伟达就发明了GPU芯片实现了浮点数运算,但是直到2009年,吴恩达等人发表了关于AI算法在GPU上进行加速计算的论文后,AI才开始迎来新的一轮发展,直至今日还在这轮浪潮中。

阻碍AI发展的一直依赖不是算法,而是硬件,GPU对于浮点数的运算性能超过CPU的70倍。以前CPU训练一个模型需要几周,现在只需要几个小时。现在火热的AIGC大模型都是在英伟达的A100上训练的,已经取得的了不错的成绩,但这还远远不够。

制约AI发展的不仅是芯片的计算性能,还有功耗。要想训练出媲美人脑性能的模型,所需要消耗的电能,目前还不知道,只知道目前我家的冰箱是不答应的。

2021年发表的一篇研究论文显示,训练GPT-3耗用了1.287吉瓦时电量,大约相当于120个美国家庭1年的用电量。 同时,这样的训练产生了502吨碳,相当于110辆美国汽车1年的排放量。

泳鱼:一文概览人工智能(AI)发展历程

2. AI芯片的种类

网上一提到AI芯片就罗列一大堆,确实很烦人。不过这是事实,要对AI芯片进行分类,目前来说的确很难,毕竟还在发展中。AI芯片是软硬件结合的产品,不是单指某一类芯片。一个AI算法可以跑在CPU上,也可以跑在GPU上,跑在FPGA上,他们可以说是不同种类的芯片。

大致可以分为四类:基于标准芯片:CPU,GPU,FPGA的,和专用芯片(ASIC)。

不同算法可以采取不同的计算范式进行实现,又可以进行细分。

所谓的AI芯片到底指什么?插图2
AI芯片前沿技术与创新未来–张臣熊

ASIC是定制的专用AI芯片,像华为的NPU,地平线的BPU等等,在芯片架构和电路上对算法实现进行优化,从性能、能耗、成本上实现对AI算法的最佳实现。

之前对一些AI芯片和公司进行过调研:

爱喝水的大灰狼:AI芯片及加速验证平台调研分析

3.总结

CPU,GPU,FPGA,ASIC到底是哪一种是AI算法的最佳实现?这很难确定,CPU和GPU可以实现产品的短时间上市,而FPGA和ASIC则需要很长时间,ASIC流片的时间和成本就很大。

同时云端芯片和边缘侧芯片的需求也完全不同:

云端服务器需要AI芯片具备更大的吞吐量和灵活性,边缘侧则需要功耗更低,面积更小的AI芯片。

原文链接:https://www.zhihu.com/question/264359360/answer/3007382698

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