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易博平台:中国“芯”助跑人工智能-介休新闻

【港铁列车出轨】

白冰和初创团队多有光通信背景⊿,对于使用光进行计算的想法△﹡∵,白冰觉得很自然﹡┊∴,“技术已经到了这个程度”∵〇◇。这也是他们团队的优势♀∟,因为很多现成的光学元件可以直接拿来用∴。

实现人工智能需要大量线性运算π♂♂,而光子芯片天生适合线性计算——算法高度匹配⊙⌒♂,计算速度比普通电子芯片高☆。“光学计算芯片在实验室一直存在△⊿〇,但长期没有比较好的应用场景┊♂♀,无法落地应用∴?,人工智能的发展使得光子芯片有了用武之地π∵┊。”白冰说♂♂。

最早?π⌒,我们走的是自主研发道路⊙┊,尽管面临国际技术封锁∴?△,落后并不多∵⌒,但在随后的世界芯片业快速发展期⌒,差距被迅速拉大∵⌒。

上海已开始光子芯片布局♀,2017年将硅光子列入首批市级重大专项〇□,计划到2021年建成全国硅光子芯片研发和中试基地∟?,到2025年量产平台实现芯片批量供货⌒﹡⊙,成为国际知名硅光子的研发、制造基地⊿。

智慧城市的“大脑”功耗是光子芯片的另一大卖点∵。无论是性能功耗比还是单位美元提供算力┊,光子芯片都比电子芯片更有优势〇。

2017年中π⊙,白冰和团队想法成熟♂♂,开始着手画图和设计∴♀┊。“设计用了几个月∴﹡﹡,2018年初做出了芯片⊿↑。”白冰说♀,芯片的设计、加工、封装、测试全部在国内完成◇◇,最初花费近百万元♂,他自掏腰包π?♂。

如今▽,他们在中关村国防科技园有了自己的办公室☆▽⊿,建立了超净实验室□□△,光子人工智能芯片项目也成功签约落户顺义┊?◇。按照白冰的畅想☆〇,未来光子芯片主要还是瞄准人工智能领域的应用与发展◇┊◇。目前△,光子人工智能芯片的产品主要集中于云端□,之后将推向设备端◇。

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“对于光来说⊙∵?,传输就是计算∟?。比如光通过一个透镜发生折射♂☆,你通过透镜看到另一端的物体变形了π∵。图像经过转化传到你的眼睛的过程中π☆┊,透镜使得图像发生了变化△♀┊,这就是一个计算的过程♂。”白冰说⊿。

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1977年⊿♂,全国600多家半导体生产工厂↑,一年生产的集成电路总量?π,只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一⌒♂。

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陈彤认为▽,芯片行业竞争没有国界限制↑∴,只能拼质量、拼服务、拼技术♂◇♂,没有捷径可走△◇⊿。他的企业前前后后花了两个多亿﹡⊿┊,才能抢占一个桥头堡⌒。“投钱建线的过程就要两三年♀∵∴,投产爬坡又要五六年∴↑∟。”陈彤说┊?。

国内首家碳化硅芯片企业总经理陈彤表示♀♂∴,半导体技术发展了近半个世纪﹡⌒□,总体上这几年来各个方向都碰到了瓶颈⊙♂。“现在用新型的化合物材料替代原本的硅材料☆∵,才能为用户提供更高性能的芯片⊙。这是近年全球出现的一个技术升级换代的趋势◇□,这个新趋势就为国内的新企业、新供应商提供了机会?,进入这个常被国外大企业垄断封锁的高端行业♂↑。”

白冰介绍△┊,光子芯片还可广泛应用于自动驾驶、智能机器人、工业物联网等领域π◇☆。下一步π↑,白冰团队将在硬件基础上提供底层工具□□,希望国内高校、科研院所以及企业☆∵♂,共同参与↑,建立完整的光子芯片生态系统π。

痛定思痛之后♀,我国先后推出“909工程”以及“国产高性能SOC芯片”“龙芯2号增强型处理器芯片设计”等课题〇。

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上个月∟▽,清华大学发布全球首款异构融合类脑芯片▽▽♂,并登上了Nature杂志封面┊⌒。其实﹡◇,这款芯片也曾在双创周多次亮相∟。

2014年▽↑,总额超1200亿元国家集成电路产业投资基金成立♂,专为促进集成电路产业的发展而设立□。如今﹡,以光子芯片为代表□♀π,“中国芯”正受到更多关注〇☆〇。2017年底⌒↑?,工信部发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》披露〇□△,高速率光子芯片国产化率仅3%左右⌒♂▽,并提出2022年中低端光子芯片国产化率超过60%♀,高端光子芯片国产化率突破20%的目标□↑。

存算一体芯片领域□↑,也有团队在深耕◇。知存科技是国内唯一一家应用存算一体技术的公司π。工作人员易金刚解释▽?,储存和运算分开☆∟,数据进行交互时就会产生大量的数据吞吐┊。随着用户对视频和语音等应用的需求越来越大◇,数据吞吐率成为技术发展的瓶颈♂◇,把计算和存储尽可能融合在一起△♂,是一个解决方案∵。以智能耳机为例π,芯片经过训练后♂,能学习音量增大、音量减小、上一首、下一首、开机、关机等关键词↑,因为采用神经网络计算模式□,匹配度极高∟∟。

多所高校正在光子芯片领域攻坚〇﹡⊿。今年第五期《半导体学报》上?,北京大学物理学院陈建军研究员介绍◇﹡♂,光子芯片技术的逐渐成熟必将引起光信息技术领域的又一次革命∵?,将在通信、医疗、计算、国防、能源等领域产生颠覆式的革新┊♂。

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易金刚表示△,目前人工智能有几大主流分支﹡┊,最重要的就是神经网络计算∵,通过不断迭代和推理过程来完成人工智能计算△,很多大公司在做∴,但是需要借助云端服务△♂♂。“我们这个产品把云端放到端点这边来解决┊,把神经网络学习和计算中最复杂、最耗代价的部分通过存算一体芯片来完成◇◇◇。”

2008年↑△⊙,白冰来到北京理工大学就读光电子专业△♂△。那时♂,距离围棋“人机大战”还有很多年π?,自动驾驶汽车未在亦庄路测↑↑﹡,人工智能尚在萌芽中┊。本科后两年♂◇⊿,白冰交换到澳大利亚国立大学物理光学专业♂△↑,并在澳大利亚读完硕士?。2014年♂∴,25岁的白冰结束4年留学生涯⊿?,回国攻读博士↑⊙△。“我那时候经常去听各种学术会议⌒,结识了各种志同道合的朋友△☆┊,也认识整个芯片行业上下游的各种企业∵♂﹡。”

光子芯片如何与人工智能搭上边△△?白冰解释△,如果一个芯片跑得非常快、非常省电□△♀,一定是芯片的物理结构与软件高度匹配↑,才能实现高效率♂⊿。现在的人脸识别、自动驾驶、安防监控、AI金融、AI医疗等功能∟,都依赖人工智能算法▽,一款能跟算法匹配的芯片┊∵▽,就是人工智能芯片◇。

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他们制作的硅光AI芯片采用国内130nm微电子工艺﹡,工艺制程容忍度很高⊙,摆脱了对于国外高制程光刻机的依赖∴,国内很多厂商都能做◇〇。“光子芯片可以说是我国在芯片领域换道超车的核心技术☆?。”

前不久┊,国内三大运营商都采购了光子芯片进行功耗测试◇⌒。在未来的智慧城市建设中﹡□,光子芯片被寄予厚望↑┊。

虽然无需最新工艺∵,光子芯片的性能毫不逊色π。“光子芯片能提供电子芯片10倍以上的算力”π⊙π,白冰介绍?。2018年♂◇,全国双创周北京主会场♂∴∟,白冰和团队已经拿出硅光AI芯片样本♂,吸引了很多人驻足↑┊。当年第四届中国“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛上∴,白冰作为负责人的创业项目《光子人工智能芯片》参加比赛并获得银奖∵▽。

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2017年⊿♂⊿,白冰开始创业〇,组建了全球第二个光子人工智能芯片研究团队♂♀☆。他们制作的光子芯片——硅光AI芯片☆,有望摆脱对国外高制程光刻机的依赖♀▽,成为我国在芯片领域换道超车的核心技术♂。

“光子芯片”——让光提供运算能力我们的世界充满着光♀。用光做传输信号π,让光转换为能量∵□,大家都能理解△↑,但说到让光提供运算能力♀⊙,不少人都是一头雾水▽◇。光子芯片⊿↑⌒,就能向光“要来”运算能力◇⊿﹡,是白冰和团队致力研发的领域?▽。目前∟π,业界使用的芯片一般为电子芯片(半导体芯片)⊙,即超大规模集成电路?,一块芯片上有几百万的晶体管┊。而光子芯片上有无数个光学开关器﹡〇,利用不同波长、相位和强度的光线组合进行信息处理▽▽↑。

“自行车仅仅是一个载体⊙⊙,核心技术就是类脑芯片♂。这辆车本身的造价为40万元☆,而芯片的研制本钱超过1亿元〇∵〇。”北京灵汐科技公司副总经理梅迪说∵□┊。

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各城市正在不同领域发力∴⊙。北京市经信局局长王刚此前透露△,北京正在制定《北京市机器人产业创新发展行动方案》﹡,或将构建医疗健康机器人、特种机器人、协作机器人、仓储机器人和关键零部件4+1产业发展格局?□π。到2021年﹡□◇,培育三到五家细分领域龙头企业∴,机器人及相关产业收入超过120亿元∟∴。

有了更多更强更好用的芯片﹡∵,人工智能产业得以蓬勃发展↑⌒,《2019-2020中国人工智能计算力发展评估报告》提到△⊙□,围绕京津冀、长三角、大湾区三大经济圈形成的人工智能三大产业集群已初具雏形〇⌒。

“井喷”的人工智能芯片光子芯片不是唯一能实现人工智能的芯片⊿。近两年的全国双创周上∴△,不少企业推出了其他种类丰富的人工智能芯片♀♂。例如﹡,清微智能研发的可重构芯片⊙,可在超低功耗下实现人脸识别∵π△。可重构是清微智能的核心技术△。首席技术官欧阳鹏解释?▽,所谓可重构∟△,就是没有把整个电路做“死”♂⊙♂。例如⌒﹡∟,人脸检测和语音识别是两个应用、两个算法↑♂,对应的是两个不同的电路◇,“这两个不同的电路∴,我们只用一颗芯片?,切换一下▽∴,就能从一个电路变成另外一个电路↑⊙♂。实现这一技术有很多难点∟⊿⊿,比如如何让电路切换更加高效⊿⊿,用了很长时间才实现相对稳定∟π□。”

“智慧城市需要建设很多‘智慧大脑’作为信息处理中心⊙,然后通过5G将计算能力传出去△∟。光子芯片可以作为‘智慧大脑’的面板♀☆,降低能耗△∟。”

人工智能的标准化也在进行中♂⊙。2018年1月♂☆⌒,国家人工智能标准化总体组、专家咨询组成立﹡,推进标准化工作▽∟。今年4月⊙〇,国家人工智能标准化总体组第二次全体会议召开□,发布了人工智能开源与标准化研究、人工智能伦理风险分析等研究成果♀◇,《国家新一代人工智能标准体系建设指南》也进入审改完善阶段♂∟﹡。

人工智能发展离不开计算能力的飞跃△⌒△,芯片就是计算机的大脑▽◇⊙。如今♂◇,国内多个团队正在突破各种不同形式的芯片♀,在人工智能的比拼中差异化生存▽↑♂。

北京灵汐科技生产的自行车☆△,周身缠绕着鳞次栉比的线路↑▽π,连接着各类传感器◇,车后座上的芯片被称为类脑芯片△□。依靠芯片∟?┊,自行车能跟在人后跑▽,前面有障碍物〇,自行车也能从周围绕过▽。自行车还能进行语音辨认?﹡,履行转向、加速等多种操作▽。

在北京☆♂,以芯片等为代表的高新技术⌒〇,正在引领产业转型和升级⌒▽?,一些芯片企业开始在国内甚至国际市场崭露头角▽♂。

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“电子芯片的功耗比已经到了瓶颈↑∟⌒,但是光子芯片的能力还远没有到顶♂。我们希望更多资源进来π,一起优化光子芯片的能力﹡。”白冰介绍∵⌒↑,光子人工智能芯片的功耗仅为电子芯片的十分之一π↑↑,能效比可达10T/W〇。

我国有望形成人工智能三大产业群我国芯片产业起源于上世纪50年代∟∵,1953年?,苏联援建的北京电子管厂开建⊿♂﹡,一度是亚洲最大的晶体管厂∵?。

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白冰和团队设计制作的硅光AI芯片♂。白冰正在超净实验室操作半自动芯片测试平台△π。从三国的“木牛流马”到现代的自动驾驶∵,让“物”具有一部分人的智能⊿,是人类一直以来的梦想﹡♂┊。近年来⊿♂∴,中国在人工智能各个领域全面发力┊。以机器人为例⊿π∴,《2019年中国机器人产业发展报告》显示☆,今年我国机器人市场规模预计达到86.8亿美元□∵∟,2014-2019年的平均增长率达到20.9%〇┊?。

中科院上海微系统所所长助理秦曦介绍┊▽,集成电路的发展已趋于极限⌒?↑,而通过硅光集成π◇↑,用光代替原来的电进行传输↑□,成本有可能降低到原来的十分之一∟?⊿,甚至更低▽⊙。

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珠三角方面∵♀,以广州市南沙区为例▽,已成立人工智能研究院、推出产业基金♀,并打造人工智能产业园?﹡。《广州南沙人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》提出∟⊿,到2020年♂〇▽,建成国际领先的人工智能产业集聚区﹡,形成一批富有活力和可持续发展的“AI+”新型产业♂∵。

得益于芯片产业的扎实基础∟,我国人工智能产业快速发展┊▽。2019中国人工智能计算大会发布的《2019-2020中国人工智能计算力发展评估报告》提到▽↑〇,围绕京津冀、长三角、大湾区三大经济圈形成的人工智能三大产业集群已初具雏形▽。

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