中國團隊讓AI從零發(fā)現(xiàn)馮·諾伊曼架構(gòu)，僅靠輸入/輸出數(shù)據(jù)，5小時全自動設計出CPU！
2023-07-01 10:13:01 EETOP中科院計算所等機構(gòu)用AI技術(shù)設計出了世界上首個無人工干預、全自動生成的CPU芯片——啟蒙1號。相關(guān)論文已于6月27日發(fā)布。論文名稱：“Pushing the Limits of Machine Design: Automated CPU Design with AI”《突破機器設計的極限：利用人工智能進行自動化 CPU 設計》
論文鏈接：https://arxiv.org/pdf/2306.12456.pdf
該論文詳細介紹了研究人員在 5 小時內(nèi)設計出新型工業(yè)級 RISC-V CPU 的工作。據(jù)稱，這一人工智能自動化的壯舉比人類團隊完成類似 CPU 設計的速度快約 1000 倍。這顆完全由AI設計的32位RISC-V CPU比目前GPT-4所能設計的電路規(guī)模大了4000倍，性能堪比Intel 80486SX CPU。
中國研究團隊的目標是回答機器是否可以像人類一樣設計芯片的問題。該團隊認為，早期的人工智能設計相對較小或范圍有限。因此，為了測試人工智能設計的邊界，研究人員認為他們會嘗試讓人工智能自動設計 RISC-V CPU。
此類項目通常從一段時間的機器學習開始。訓練包括觀察一系列 CPU 輸入和輸出。CPU的設計僅來自于外部輸入輸出的觀察，而不是正式的程序代碼。科學家們從這些I/O中生成了一個二進制推測圖(BSD)，并利用基于蒙特卡羅的擴展和布爾函數(shù)的原理來提高基于人工智能的CPU設計的準確性和效率。因此，科學家們解釋說，CPU 設計是“僅根據(jù)外部輸入輸出觀察而不是正式的程序代碼”形成的。它還擁有令人印象深刻的 99.99999999999% 準確率。
使用上述流程，創(chuàng)建了 CPU 的自動化 AI 設計。流片的 RISC-V32IA 指令集的 CPU 采用 65nm 制造，運行頻率高達 300 MHz。在 AI 生成的 CPU 上運行 Linux（內(nèi)核 5.15）操作系統(tǒng)和 SPEC CINT 2000 驗證了其功能。在 Drystone 基準測試中，AI 生成的 CPU 的性能與 i486 相當。有趣的是，在同一測試中，它似乎比 Acorn Archimedes A3010 快一點。
盡管有些人可能對人工智能生成的CPU的性能不以為然，但科學家們似乎也相當自豪，他們生成的BSD 從零開始發(fā)現(xiàn)了馮·諾伊曼架構(gòu)”。
使用人工智能從頭開始構(gòu)建一個新的RISC-V CPU并不只是學術(shù)上的興趣，也具有從頭開始制造新 CPU 的潛在用途。根據(jù)研究人員的說法，人工智能可以被用來大大減少現(xiàn)有半導體行業(yè)的設計和優(yōu)化周期。此外，在他們的結(jié)論中，科學家們甚至在思考這項研究是否可能進一步形成一個自我進化機器的基礎。
關(guān)鍵詞： AI設計芯片
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