用戶可定制的計算引擎用于人工智能任務

大阪大學的科學家已經通過現場可編程門陣列(FPGA)構建了一種新的計算設備，用戶可以對其進行定制，以最大程度地提高人工智能應用的效率。與當前使用的可重新布線硬件相比，該系統將電路密度提高了12倍。而且，預計該技術可將能耗降低80%。這一進步可能會導致靈活的人工智能(AI)解決方案，該解決方案可提供增強的性能同時消耗更少的電能。

人工智能已成為幾乎所有消費者日常生活的一部分。共乘智能手機應用程序像尤伯杯，Gmail的垃圾郵件過濾器，以及智能家居設備，如Siri的和鳥巢都依賴于AI。但是，實施這些算法通常需要大量的計算能力，這意味著大量的電費以及大量的碳足跡。可以重新布線以優化每個電路(例如人腦)的計算機系統的系統將大大提高能源效率。

通常，我們認為硬件是由制造商確定的，其中包括計算機處理器的物理邏輯門和晶體管。但是，現場可編程門陣列是專用邏輯元件，用戶可以在現場為定制邏輯應用重新布線。研究小組使用了非易失性“通孔開關”，這些通孔保持連接狀態，直到用戶決定重新配置它們為止。使用新穎的納米制造方法，他們能夠將12倍以上的元素填充到類似網格的“橫桿”布局中。通過縮短電子信號的路由距離，設備最終所需的功率減少了80%。

第一作者Masanori Hashimoto說：“我們基于現場可編程門陣列的系統的設計周期非常快。如果需要，可以每天對其進行重新編程，以使每個新的AI應用程序獲得最大的計算能力。” 通孔開關的使用也消除了以前的FPGA器件所需的編程硅區域的需要。

高級作者Jaehoon Yu說：“ Via-switch FPGA適合作為最新AI算法的高性能實現平臺。”

文章“通過交換FPGA：用于AI應用的65nm CMOS實現和體系結構擴展”發表在2020年IEEE國際固態電路會議的技術摘要中。