Imec en KU Leuven tonen chip met digitale en analoge coprocessor voor AI-taken

Onderzoekers van imec en KU Leuven hebben een chip ontworpen die een digitale en analoge coprocessor combineert. De analoge accelerator is efficiënter dan de digitale, maar die digitale accelerator is weer nodig voor rekenprecisie en de progammeerbaarheid.

Het onderzoekscentrum imec heeft de chip vooral ontwikkeld voor kunstmatige-intelligentietaken bij bijvoorbeeld augmentedrealitybrillen, autonome drones en slimme robots. Deze apparaten moeten vaak veel omgevingsbeelden verwerken, die volgens imec vanwege privacyredenen het best op het apparaat zelf worden verwerkt. Dit vraagt echter ook veel rekenkracht, waardoor de accu's van dergelijke mobiele apparaten snel leeg kunnen raken.

Imec ontwikkelde om deze reden twee jaar eerder een analoge chip, AnIA, waarbij berekeningen rechtstreeks in het geheugen worden uitgevoerd. Hierdoor wordt 'het grootste deel van de berekeningen tien tot honderd keer energie-efficiënter' uitgevoerd dan door een digitale accelerator.

AnIA was echter minder geschikt voor taken waarbij rekenprecisie en programmeerbaarheid belangrijk waren. Daarom hebben imec en de KU Leuven de DIgital and ANalog Accelerator ontwikkeld, of Diana. Die combineert een digitale en analoge accelerator, en kiest op basis van de specifieke taak welke coprocessor deze het beste kan uitvoeren. Patroonherkenning kan bijvoorbeeld het beste op de analoge accelerator worden uitgevoerd, terwijl het verwerken van die observaties beter op de digitale coprocessor kan.

Diana combineert volgens de onderzoekers dan ook 'het beste van beide werelden op één compacte chip'. GlobalFoundries heeft de chip gefabriceerd. Of de chip in de praktijk gebruikt gaat worden, is niet duidelijk. De onderzoekers willen volgende week de resultaten van hun onderzoek presenteren op de elektronicaconferentie Isscc.

Reacties (9)

[Icekiller2k6]

Hm na het origineel artikel gelezen te hebben versta ik dat 'analoog' hier betekend met low level transistoren (and, or, xor, not). Dus dat het een real time verwerking is zoals een FPGA ipv software.

Kan iemand mijn bovenstaande interpretatie valideren?
Analoge'chip'

een nieuwe chiparchitectuur waarbij de berekeningen door middel van analoge technologie rechtstreeks in het computergeheugen uitgevoerd worden.

[BrtH]

Nee, dat klopt niet. "and, or, xor, not" zijn nog steeds digitale circuits in deze context.
Analoog betekent (hier) dat er wordt gewerkt met niet discrete spanningen, in plaats van alleen maar 0 en de voedingsspanning.

[Goderic]

Nee, dat is niet analoog maar digitaal, elke asic werkt zo. Wat ze hier gedaan hebben is met analoge componenten zoals capaciteiten, opamps, dac/adc, .. adders en vermenigvuldigers maken en die dan berekening laten uitvoeren. Een voorbeeld van een analoge adder: https://en.wikichip.org/wiki/adder_(analog)

[blissard]

.

[Reactie gewijzigd door blissard op 23 juli 2024 20:59]

[fastedje]

Met opamps(Operational Amplifiiers) vrij eenvoudig de volgende berekeningen real-time uitvoeren:
- optellen
- afttekken
- integreren
- differentiëren
Het grootste probleem is wel dat je de digitale informatie eerst in een analoog signaal moet omzetten (met een ADC), dan de berekening uitvoeren en daarna het analoge signaal terug in een digitaal signaala moet omzetten (met een DAC). Bij iedere conversie gaat tijd nauwkeurigheid en energie verloren. Het lijkt me het meest interessant om diverse analoge operaties in 1 slag te combineren met zo min mogelijk analoog/digitaal conversies.

[Rudie_V]

What Are Analog Chips?
https://www.netinbag.com/...hat-are-analog-chips.html

Analog integrated circuits mainly refer to integrated circuits that use analog circuits composed of capacitors, resistors, and transistors to process analog signals. There are many analog integrated circuits, such as operational amplifiers, analog multipliers, phase-locked loops, power management chips, and so on. The main constituent circuits of analog integrated circuits are: amplifier, filter, feedback circuit, reference source circuit, switched capacitor circuit, etc.

What are Analog Chips?
https://www.easytechjunkie.com/what-are-analog-chips.htm

Analog chips are small electronic circuits. Unlike digital chips that can differentiate only between "on" and "off" signals, analog chips can process gradations. In practical terms, digital chips are the best at manipulating or storing data bits as the numeral 1 or the numeral 0, and analog chips can read and process waveforms such as speech, music and video. Hence, analog chips create a bridge to the digital world full of storage and manipulation capabilities.

[DwarV]

Geen idee of het klopt, maar kan me voorstellen dat het verschil tussen de analoge en digitale chip is dat de analoge chip kan werken met gradienten van voltages, terwijl de digitale chip dat alleen kan met discrete voltageverschillen (e.g. binaire signalen).

Er zijn ook analoge apparaten (radios, synthesizers) die met transistors werken. Geen idee echter hoe dat op chipniveau zou moeten werken.

Edit: wikipedia zegt min of meer hetzelfde: https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_integrated_circuit

[Reactie gewijzigd door DwarV op 23 juli 2024 20:59]

[imarcus]

Is op zich geen nieuw idee, meer bedrijven doen dit al, bijv. Mythic ai. Zie bijv. https://www.mythic-ai.com/technology/

Idee is bijv. dat je analoog vermenigvuldigt ipv digitaal, is sneller en energie zuiniger. Er zijn veel variaties op dit thema, waar iedereen een eigen computational kernel voorstelt. De uitdagingen zitten veelal in opschalen, robuustheid, de architectuur eromheen om data in en uit de matrix van computers kernels te krijgen, en de compilers eromheen om dataflow en control flow computing op juiste plaats te krijgen.

[Davion]

Als ze een grote stap voorwaarts willen zetten in AI, dan moeten ze een samenwerking aangaan met de firma Cyberdyne Systems