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清华大学:2018人工智能芯片技术白皮书(附下载地址)

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人工智能 (Artificial Intelligence,英文缩写为 AI),是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门科学技术。人工智能的本质是对人类思维过程的模拟。从 1956 年正式提出 “人工智能”概念算起,在半个多世纪的发展历程中,人们一直在这一领域进行长期的科学探索和技术攻坚,试图了解智能的实质。和任何曾经处于发展过程中的新兴学科一样,人工智能早期发展并非一帆风顺,它曾受到多方质疑,不断经历起伏。近些年,大数据的积聚、理论算法的革新、计算能力的提升及网络设施的演进,使得持续积累了半个多世纪的人工智能产业又一次迎来革命性的进步,人工智能的研究和应用进入全新的发展阶段。原文来自皮匠网,关注“三个皮匠”微信公众号,每天分享最新行业报告

当前,人工智能正逐渐发展为新一代通用技术,加快与经济社会各领域渗透融合,已在医疗、金融、安防、教育、交通、物流等多个领域实现新业态、新模式和新产品的突破式应用,带动生产流程、产品、信息消费和服务业的智能化、高附加值转型发展。人工智能已处于新科技革命和产业变革的核心前沿,成为推动经济社会发展的新引擎。

实际上,人工智能产业得以快速发展,无论是算法的实现、海量数据的获取和存储还是计算能力的体现都离不开目前唯一的物理基础——芯片。可以说,“无芯片不 AI”,能否开发出具有超高运算能力、符合市场需求的芯片,已成为人工智能领域可持续发展的重要因素。 

尽管全球人工智能产业还处于初期发展阶段,但随着政府和产业界的积极推动, 人工智能技术在大规模产业化应用方面突飞猛进,在算法和芯片等人工智能基础技术层面积累了强大的技术创新,这些成果未必能即时商业化,但对未来科技的影响深远。

为了更好地厘清当前 AI 芯片领域的发展态势,进一步明确 AI 芯片在新技术形势下的路线框架、关键环节及应用前景,北京未来芯片技术高精尖创新中心根据学术界和工业界的最新实践,邀请国内外 AI 芯片领域的顶尖研究力量,共同开展《人工智能芯片技术白皮书》的编制工作。

本文主要包括九方面内容 :第 1 章为发展 AI 芯片产业的战略意义以及白皮书基本内容概述。第 2 章综述了 AI 芯片的技术背景,从多个维度提出了满足不同场景条件下 AI 芯片和硬件平台的关键特征。第 3 章介绍近几年的 AI 芯片在云侧、边缘和终端设备等不同场景中的发展状况,总结了云侧和边缘设备需要解决的不同问题,以及云侧和边缘设备如何协作支撑 AI 应用。第 4 章在 CMOS 工艺特征尺寸逐渐逼近极限的大背景下,结合 AI 芯片面临的架构挑战,分析 AI 芯片的技术趋势。第 5 章讨论了建立在当前 CMOS 技术集成上的云端和终端 AI 芯片架构创新。第 6 章主要介绍对 AI 芯片至关重要的存储技术,包括传统存储技术的改进和基于新兴非易失存储(NVM)的存储器解决方案。第 7 章重点讨论在工艺、器件、电路和存储器方面的前沿研究工作,和以此为基础的存内计算、生物神经网络等新技术趋势。第 8 章介绍神经形态计算技术和芯片的算法、模型以及关键技术特征,并分析该技术面临的机遇和挑战。第 9 章主要讨论 AI 芯片的基准测试和技术路线图的相关问题。第 10 章展望 AI 芯片的未来。

在人工智能热潮面前,本文一方面希望与全球学术和工业界分享 AI 芯片领域的创新成果 ;另一方面希望通过对 AI 芯片的技术认知和需求的深入洞察,帮助相关人士更加清晰地了解 AI 芯片所处的产业地位、发展机遇与需求现状,通过对 AI 芯片产业现状及各种技术路线的梳理,增进对未来风险的预判。目前人工智能技术整体发展仍处于初级阶段,未来还有很多技术和商业层面的挑战。我们要去除在产业发展过程中一窝蜂“逐热而上”的虚火,在充满信心、怀抱希望的同时,保持冷静和客观,推动 AI 芯片产业可持续发展。

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