清華光電融合芯片算力是GPU的3000多倍？媒體搞出的大新聞(8)

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2024-12-02 14:18:14 風(fēng)云之聲

可以看出，OAC借鑒了ONN的技術(shù)，主要的創(chuàng)新是在EAC環(huán)節(jié)。SRAM是static random-access memory，存儲一個比特。EAC模擬實(shí)現(xiàn)了一個二值化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全連接層。全連接是模式識別的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最后一層常用辦法，EAC里是1024 × N的全連接（1024就是32 × 32個從OAC轉(zhuǎn)換來的電信號，N是需要識別的物體種類數(shù)，ACCEL里N小于等于16）。

二值化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接是說，權(quán)重系數(shù)只有兩種狀態(tài)（正和負(fù)）。每個從光信號轉(zhuǎn)來的電信號，會根據(jù)其連接的SRAM存儲的比特值是0還是1，決定連到V+還是V-這兩條線之一。兩條線各有一些電信號連過來，先各自根據(jù)基爾霍夫定律合并出電流值，再在輸出Node互相比較電流大小，得出一個電壓差脈沖輸出。如果有N個物體需要分辨，從OAC轉(zhuǎn)換來的電信號會同時接到N組SRAM里，組合出N個脈沖輸出。最后脈沖在Comparator里比較，哪個大就代表識別結(jié)果是它。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，就是根據(jù)正確輸出結(jié)果，告訴EAC，對應(yīng)Node輸出的脈沖大了、小了，反向去修改SRAM里的0和1值。訓(xùn)練好了，1024×N個SRAM里就存儲了一套權(quán)重系數(shù)，可以用于模式識別了。

整個過程很巧妙，EAC的輸出直接就識別好了，不需要再在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)里計(jì)算處理。所以，ACCEL芯片實(shí)現(xiàn)了完整的圖像識別計(jì)算過程。它里面有光學(xué)信號、電信號，在一級級傳輸，有個計(jì)算過程，但完全沒有傳統(tǒng)芯片的數(shù)字邏輯過程。所以叫做All-analog，全程模擬信號，不需要ADC轉(zhuǎn)換，這就非常厲害了，能效極高。

ACCEL的優(yōu)點(diǎn)有多種。在OAC環(huán)節(jié)，光學(xué)圖像輸入包含海量的細(xì)節(jié)，用透鏡和掩碼組不斷變換，最后就形成32×32的小規(guī)模輸出。這個特征提取過程非常重要，它是光電融合芯片能快速計(jì)算的主要功臣，是一個光學(xué)過程，光速、低時延、低能耗。這個過程如果用傳統(tǒng)芯片來做，需要非常多的晶體管，而且并行不容易，需要GPU加速。光學(xué)過程天然就是并行的，而且實(shí)現(xiàn)簡單。

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