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中科院半導體研究所魯華祥研究員開講“神經計算芯片與應用”

稿件來源: 發布時間:2017-12-19

  2017年12月15日晚七點,中國科學院半導體所魯華祥研究員爲國科大的同學們帶來了題爲“神經計算芯片與應用”的精彩報告。這是由微電子學院主辦的“類腦芯片技術及應用專題”系列科學前沿講座的最後一場。

  魯華祥研究員的報告從5個方面展開“信息處理面對的挑戰”、“集成電路發展面臨的問題”、“類腦神經計算的微電子技術及芯片”、“類腦神經計算的國外發展狀況”、“半導體所類腦神經計算、芯片的發展情況”。 

  魯華祥研究員根據當前信息處理面對的挑戰,從性能、能耗、可靠性及容錯性角度入手。在講座伊始,他講述了各國各時期人類爲計算圓周率做出的努力。比如,在國外,有英國的威廉·山克斯,耗費15年,在1874年得到小數點後707位(經後人驗證在528位已經出錯);在國内,有祖沖之将圓周率精确到小數點後6位(推測到第7位)。直到從圖靈在1936年提出的計算模型,馮·諾依曼在1945年提出的計算機體系架構,到現在計算機可以達到2061億位錯度。計算機速度可以每秒數萬億次運算速度,存儲能力達到100G硬盤的存儲量與計算能力都有人腦不可比拟的特點。 

  每一個電子信息領域工作者都知道當前集成電路發展面臨問題——摩爾定律受限,2016年起,ITRS停止發布半導體集成電路技術路線圖。在當前集成電路尺寸已達到7 nm,規模工業生産已達10 nm的時代,不能忽略由熱起伏限制器件性能的一緻性、工藝的細微差異會導緻器件參數的不一緻性、随機器件缺陷和失效、相鄰器件之間的耦合、低功耗帶來的可靠性問題。

  魯華祥研究員認爲類腦神經計算的微電子技術、芯片的發展可借鑒具有很好容錯性能的動物神經系統。他提出生物系統中,神經員的情況和電子器件類似。而生物神經網絡具有十分可靠的信息處理能力,可以很好地探測隐藏在熱噪聲中的神經信號——缺陷容錯和噪聲容錯。 

  魯華祥研究員提出,中科院半導體研究所在實現串并行計算架構這一芯片關鍵技術上,成功研制出CASSANN-V類腦神經計算芯片。采用40 nm CMOS 工藝,集成16個神經元集群,4000萬門,1億個左右的晶體管,芯片内有65536個神經元,200萬個神經突觸,每秒262億次神經突觸聯接。針對信息系統分析,超多變量最優化(離散域)等應用,計算能力比DSP、CPU、CPU芯片高4~5個數量級。魯華祥研究員最後爲大家展示了中科院半導體研究所在近幾年開展類腦神經計算的實施路線及研究發展計劃。 

  最後是提問環節,幾位同學積極地提出疑惑,魯華祥研究員都作出認真詳細的解答。 

  最後魯華祥研究員爲大家明确該領域未來進一步研究和發展方向,不精确、非完整信息的類神經計算技術和系統,高性價比的類神經計算芯片、系統和設計技術、缺陷容錯和噪聲容錯的電路集成技術。希望這次講座可以激發大家對神經計算芯片與應用的興趣,在該領域做出貢獻。

 

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