211service.com
Kina vill göra chipsen som kommer att lägga till AI till alla prylar
Tillhandahålls av Shouyi Yin, Tsinghua University Institute of Microelectronics
På ett kontor vid Tsinghua-universitetet i Peking håller ett datorchip på att samla data från en kamera i närheten och letar efter ansikten lagrade i en databas. Sekunder senare hanterar samma chip, kallad Thinker, röstkommandon på kinesiska. Thinker är designad för att stödja neurala nätverk. Men det speciella är hur lite energi den använder – bara åtta AA-batterier räcker för att driva den i ett år.
Thinker kan dynamiskt skräddarsy sina dator- och minneskrav för att möta behoven hos programvaran som körs. Detta är viktigt eftersom många verkliga AI-applikationer – att känna igen objekt i bilder eller förstå mänskligt tal – kräver en kombination av olika typer av neurala nätverk med olika antal lager.
I december 2017 publicerades en artikel som beskrev Thinkers design i IEEE Journal of Solid-State Circuits , en topptidning inom design av hårdvara. För det kinesiska forskarsamhället var det en krona på verket.
Chipet är bara ett exempel på en viktig trend som sveper över Kinas tekniksektor. Landets halvledarindustri ser en unik möjlighet att etablera sig mitt i den nuvarande vågen av entusiasm för hårdvara optimerad för AI. Datorchips är nyckeln till framgången för AI, så Kina måste utveckla sin egen hårdvaruindustri för att bli en verklig kraft inom tekniken (se Kinas AI Awakening ).
Relaterad berättelse
Relaterad berättelse Väst borde inte frukta Kinas artificiell intelligensrevolution. Den borde kopiera den.Jämfört med hur Kina reagerade på tidigare revolutioner inom informationsteknologi, är den hastighet med vilken Kina följer den nuvarande [AI]-trenden den snabbaste, säger Shouyi Yin, vice direktör för Tsinghua Universitys Institute of Microelectronics och huvudförfattaren till Thinker-uppsatsen, hänvisar till ansträngningen att designa neurala nätverksprocessorer i Kina.
Även när Kina har blivit ett tillverkningsnav för solpaneler och smartphones, ligger landets halvledarindustri långt efter den i USA. Mellan januari och september 2017 spenderade Kina 182,8 miljarder dollar på att importera integrerade kretsar – en ökning med 13,5 procent från föregående år, enligt China Semiconductor Industry Association. Stora amerikanska teknikföretag, inklusive Google och Intel, samt några nystartade företag, utvecklar chips för AI-applikationer (se The Race to Power AI:s Silicon Brains).
I en treårig handlingsplan för att utveckla AI, publicerad av Kinas ministerium för industri och informationsteknologi i december 2017, lade regeringen upp ett mål om att kunna massproducera neurala nätverksbearbetningschips till 2020.
Ett schema visar olika delar av ett chip kallat Thinker, utvecklat vid Tsinghua University i Peking. TILLHANDAHÅLLS AV SHOUYI YIN, TSINGHUA UNIVERSITY INSTITUTE OF MICROELECTRONICS
Även om det är möjligt att köra AI-mjukvara med hjälp av befintliga kretsar som de kraftfulla grafikkretsarna eller FPGA (ett slags tomt chip som kan konfigureras om i farten), är dessa konstruktioner dyra och lämpar sig inte för små enheter som använder batterier. Det är därför Yins team på Tsinghua utvecklade Thinker.
Thinker kan vara inbäddad i ett brett utbud av enheter, som smartphones, klockor, hemrobotar eller utrustning stationerad i avlägsna områden. Yins team planerar att lansera den första produkten utrustad med Thinker i mars.
Liknande projekt pågår på andra håll i Kina. I slutet av januari kommer ett forskarlag vid den kinesiska vetenskapsakademins Institute of Computing Technology (ICT) att låta en lokal halvledartillverkare producera en liten sats chips för användning i robotar. Chipet, kallat Dadu, har två kärnor - en för att köra neurala nätverk och en annan för att kontrollera rörelse. Den neurala kärnan styr algoritmerna för syn men låter också rörelsekärnan planera den optimala rutten för att nå en destination eller den bästa rörelsen för att greppa ett objekt.
Yinhe Han, chef för institutets Cyber Computing Lab och chef för robotchipprojektet, föreställer sig en mängd applikationer, inklusive robotar som levererar kaffe och drönare som kontrolleras med handgester. Fördelen med att utveckla ett sådant här system i Kina, säger han, är den stora användarbasen, vilket gör uppdatering av chipdesign baserad på användarupplevelse snabbare.
Kina har försökt, och misslyckats, att skaka om chipindustrin tidigare. 2001 samlade ICT ett team för att utveckla stationära processorer. Det laget blev kärnan i en kinesisk chiptillverkare som heter Loongson, men företagets produkter blev aldrig så utbredda som grundarna skulle ha velat.
Kinas industri för integrerade kretsar har expanderat snabbt och står för 58 procent av den globala tillväxten på marknaden för integrerade kretsar från 2000 till 2016. Men 2016 var Kinas andel av den världsomspännande tillverkningskapaciteten för halvledartillverkning fortfarande bara 14,2 procent, enligt PwC. I en tillverkningspolicy som tillkännagavs av centralregeringen 2015, kallad Made in China 2025, var chipdesign och tillverkning ett av nyckelområdena där regeringen bad om ett genombrott.
Kinesiska chipstarter befinner sig dock i en miljö som skiljer sig mycket från den som födde Intel eller Nvidia. Företag har tagit till molnberäkningar i massor, vilket betyder att det kan finnas mindre marknad för hårdvara från hyllan, säger Dongrui Fan, VD för SmarCo, en Beijing-baserad startup som designar ett AI-chip för datacenter som bearbetar videofilmer .
Men Kinas AI-företag utvecklar i allt högre grad också sin egen hårdvara.
I framtiden kan företag som bara tillverkar chips bli färre och färre, säger Fengxiang Ma, chef för ASIC-design på Horizon Robotics, en Beijing-baserad startup som fokuserar på att tillämpa AI-tekniker i körning och kameror. I december 2017 släppte Horizon två datorvisionschips. De kan användas för att göra det möjligt för fordon att känna igen fotgängare eller hjälpa köpcentra att hitta mönster i besökstrafiken. Sedan starten 2015 har företaget vuxit till mer än 300 anställda.
Ma säger att Horizon Robotics inte är ett chipföretag, men det designar chipsen för sina produkter internt för bättre produktprestanda och lägre produktionskostnad.
För närvarande har kinesiska chipforskare många problem att lösa: hur man kommersialiserar sina chipdesigner, hur man skalar upp och hur man navigerar i en värld av datorer som förvandlas av AI. Vad som dock inte saknas är ambition. Som chipforskare har vi alla drömmar, säger Yinhe Han från ICT. Vi får se hur långt vi kan hoppa.