科学家开发新型集成3D电路体系结构为下一代AI节能设备开辟道路

东京大学工业科学研究所的研究人员设计新型集成3D电路体系结构，并建造专门计算机硬件，该硬件由以3D螺旋形式排列的用于人工智能（AI）应用的存储模块堆栈组成。科学家开发的这种新颖3D螺旋电路设计，通过循环推理极大提高AI运算效率。该设计将电阻式随机存取存储模块与氧化物半导体（IGZO）存取晶体管以3D螺旋方式堆叠在一起。将片上非易失性存储器放置在靠近处理器的位置，可以使机器学习训练过程更快，更节能。这项研究可能会为下一代AI节能设备开辟道路。

与传统计算机硬件相比，电信号传输距离要短得多。堆叠多层电路是一个自然过程，因为训练算法通常需要同时并行运行多任务。该研究团队设计的新型体系结构极大地减少了互连布线的需求。

该团队通过实现二值化神经网络系统，使设备更加节能。该系统不允许参数是随意的任何数字，而是限制为+1或-1。这既大大简化了使用的硬件，也压缩了必须存储的数据量。他们使用人工智能中的一项常见任务对该设备进行了测试，即解释一个手写数字的数据库。科学家们表明，增加每个电路层的大小可以提高算法准确性，最高可达到90%左右。

随着人工智能越来越多地融入到人们日常生活中，为保持低能耗，需要更专业的硬件有效地处理这些任务。这项工作是向“物联网”迈出的重要一步，在该过程中，许多支持AI的小型设备作为集成“智能家居”相互通信。