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　　芯片，是集成電路經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試后的結(jié)果，其廣泛應(yīng)用于消費(fèi)、信息通訊、軍事等領(lǐng)域，生活中的計(jì)算機(jī)、家電、智能機(jī)器等都離不開芯片，芯片也因此被稱為工業(yè)的糧食。

　　圖1 芯片——工業(yè)界的糧食（視頻截圖）

　　從2011年開始，集成電路首次超過(guò)石油成為中國(guó)進(jìn)口金額最大的商品。需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，但研發(fā)和制造短板依然明顯。中國(guó)集成電路產(chǎn)值不足全球的7%，而市場(chǎng)需求卻接近全球的1/3。我國(guó)芯片的自主研發(fā)和制造能力與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家存在著較大的差距。

　　圖2 近年來(lái)中國(guó)集成電路和原油進(jìn)口對(duì)比圖（視頻截圖）

　　過(guò)去十幾年，國(guó)家成立了集成電路基金等，對(duì)芯片研發(fā)和生產(chǎn)投入巨額資金，然而傳統(tǒng)芯片的市場(chǎng)和技術(shù)門檻依然掌握在國(guó)外巨頭手里。英特爾、AMD、英偉達(dá)、ARM、高通等少數(shù)國(guó)外廠商手握CPU和GPU的核心技術(shù)，國(guó)內(nèi)只有海思、紫光展銳、中興微等公司有較強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)能力。

　　隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，芯片的架構(gòu)和應(yīng)用需求發(fā)生了變化。舊的架構(gòu)正在被顛覆，傳統(tǒng)芯片公司所掌握的技術(shù)壁壘正在瓦解，芯片產(chǎn)業(yè)格局正在發(fā)生巨大變化，這為我國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車提供了契機(jī)。

　　圖3 芯片產(chǎn)業(yè)格局（視頻截圖）

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所在人工智能和芯片設(shè)計(jì)方面擁有非常好的研究基礎(chǔ)和技術(shù)積累。依托國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室（模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）和工程中心，中科院自動(dòng)化所科研團(tuán)隊(duì)攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，研發(fā)出新型的人工智能芯片：量化神經(jīng)處理器QNPU（Quantized Neural Process Unit）。

　　圖4 類腦的人工智能芯片（視頻截圖）

　　QNPU采用最新的分布式計(jì)算和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)重構(gòu)，在保持良好定義的模塊化架構(gòu)的前提下，充分結(jié)合動(dòng)態(tài)計(jì)算功能和靜態(tài)資源分配，實(shí)現(xiàn)了在微量片上存儲(chǔ)空間和完全不依賴于外界存儲(chǔ)訪問(wèn)調(diào)度下，獨(dú)立與算法結(jié)構(gòu)與形態(tài)，國(guó)際上首次在資源受限的芯片上實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立計(jì)算。

　　圖5 QNPU芯片（視頻截圖）

　　此外，QNPU的信息的處理完全在本地進(jìn)行，減少反復(fù)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的需求，功效能耗更低，處理效率更高?；诟吒兄芰Γ琎NPU適用于復(fù)雜環(huán)境，能被廣泛應(yīng)用于智能監(jiān)控、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。依靠計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，QNPU能夠自動(dòng)識(shí)別人臉、交通狀況、安全隱患等。

　　QNPU還能應(yīng)用于家居機(jī)器人、商用服務(wù)機(jī)器人、智能家居等，提供嵌入式人工智能解決方案。依靠高效的計(jì)算能力，QNPU能夠?qū)崟r(shí)處理由攝像頭采集的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)汽車的自動(dòng)駕駛。

　?。ㄎ恼掠芍袊?guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所供稿，首發(fā)于科學(xué)大院，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系cas@cnic.cn）

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