Znajdź zawartość

Rynkowy sukces lub porażka układu scalonego zależą w dużej mierze od etapu jego projektowania. Wtedy właśnie zostają podjęte decyzje odnośnie umiejscowienia na krzemie modułów pamięci i elementów logicznych. Dotychczas zadania tego nie udawało się zautomatyzować, a etap projektowania zajmuje inżynierom całe tygodnie lub miesiące. Inżynierowie Google'a poinformowali właśnie, że stworzony przez nich system sztucznej inteligencji poradził sobie z częściowym zaprojektowaniem chipa w ciągu godzin. Współczesne układy scalone składają się z miliardów tranzystorów, dziesiątek milionów bramek logicznych, tysiące bloków logicznych i łączących je kilometrów ścieżek. Lokalizacja poszczególnych układów i bloków logicznych odgrywa kluczową rolę dla przyszłej wydajności chipa. Specjaliści od dziesięcioleci pracują nad rozwiązaniami pozwalającymi zautomatyzować proces projektowania. Jako że bloki logiczne to duże elementy, tysiące i miliony razy większe od bramek logicznych, bardzo trudno jest jednocześnie umieszczać bloki i bramki. Dlatego współcześni projektanci układów najpierw umieszczają na krzemie bloki, a wolne miejsca zostają zapełnione pozostałymi bramkami logicznymi. Już samo rozmieszczenie bloków jest niezwykle wymagające. Eksperci Google'a obliczyli, że liczba możliwych kombinacji rozmieszczenia makrobloków, które brali pod uwagę w swoich badaniach, wynosi 102500. Planując rozmieszczenie bloków, inżynierowie muszą pamiętać o pozostawieniu miejsca na inne elementy i ich łączenie. Azalia Mirhoseini i jej zespół poinformowali na łamach Nature o stworzeniu metody automatycznego wstępnego projektowania chipa w czasie krótszym niż 6 godzin, które swoimi wynikami dorównuje lub nawet przewyższa to, co potrafią doświadczeni inżynierowie. naukowcy z Google'a wykorzystali techniki maszynowego uczenia się do wytrenowania swojego programu tak, by rozmieszczał na planie makrobloki. Po umieszczeniu każdego z nich program dokonuje oceny całego chipa, a następnie wykorzystuje to, czego się nauczył, do zaplanowania jak najlepszego kolejnego kroku. Co interesujące, projekty tworzone przez google'owską SI znacząco różnią się od tego, jak projektuje człowiek. Sztuczna inteligencja rozpoczyna od największych makrobloków. Ponadto w jakiś sposób unika ciągłego poprawiania tego, co już zostało zrobione. Inżynierowie, po umieszczeniu kolejnych bloków, bardzo często poprawiają rozmieszczenie następnych. SI tego nie robi. Mimo to udało jej się zaprojektować układy, w których sygnał pomiędzy poszczególnymi elementami biegnie równie sprawnie, co między układami zaprojektowanymi przez ludzi. Google już stosuje metody opracowane prze Mirhoseini do projektowania układów dla przyszłej generacji systemów sztucznej inteligencji. Tymczasem producenci układów scalonych próbują odtworzyć osiągnięcie Google'a i wdrożyć podobne rozwiązania do własnego procesu projektowania. « powrót do artykułu

W ubiegłym roku DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych) ogłosiła warty 1,5 miliarda dolarów program Electronic Resurgence Initiative (ERI). Będzie on prowadzony przez pięć lat, a w jego wyniku ma powstać technologia, która zrewolucjonizuje sposób projektowania i wytwarzania układów scalonych. Przeznaczona nań kwota jest czterokrotnie większa, niż typowe wydatki DARPA na projekty związane ze sprzętem komputerowym. W ostatnich latach postęp w dziedzinie sprzętu wyraźnie nie nadąża za postępem w dziedzinie oprogramowania. Ponadto Stany Zjednoczone obawiają się, że gdy przestanie obowiązywać Prawo Moore'a, stracą obecną przewagę na polu technologii. Obawa ta jest tym większa, że inne państwa, przede wszystkim Chiny, sporo inwestują w przemysł IT. Kolejny problem, to rosnąc koszty projektowania układów scalonych. Jednym z celów ERI jest znaczące skrócenie czasu projektowania chipów, z obecnych lat i miesięcy, do dni. Ma to zostać osiągnięte za pomocą zautomatyzowania całego procesu wspomaganego technologiami maszynowego uczenia się oraz dzięki nowym narzędziom, które pozwolą nawet mało doświadczonemu użytkownikowi na projektowanie wysokiej jakości układów scalonych. Obecnie nikt nie potrafi zaprojektować nowego układu scalonego w ciągu 24 godzin bez pomocy człowieka. To coś zupełnie nowego, mówi Andrew Kahng z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, który stoi na czele jednego z zespołów zakwalifikowanych do ERI. Próbujemy zapoczątkować w elektronice rewolucję na miarę tej, jakiej dokonały browary rzemieślnicze na rynku sprzedaży piwa, stwierdził William Chapell, którego biuro z ramienia DARPA odpowiada za ERI. Innymi słowy, DARPA chce, by małe firmy mogły szybko i tanio projektować i produkować wysokiej jakości układy scalone bez polegania na doświadczeniu, zasobach i narzędziach dostarczanych przez rynkowych gigantów. Gdy Prawo Moore'a przestanie obowiązywać, najprawdopodobniej będziemy potrzebowali nowych materiałów i nowych sposobów na integrację procesora z układami pamięci. Ich znalezienie to jeden z celów ERI. Inny cel to stworzenie takiego sposobu integrowania ze sobą procesora i pamięci, który wyeliminuje lub znacząco ograniczy potrzebę przemieszczania danych pomiędzy nimi. W przyszłości zaś miałby powstać chip, który w tym samym miejscu będzie przechowywał dane i dokonywać obliczeń, co powinno znacząco zwiększyć wydajność i zmniejszyć pobór energii. DARPA chce też stworzyć sprzęt i oprogramowanie, które mogą być rekonfigurowane w czasie rzeczywistym do nowych zadań. Niektóre założenia ERI pokrywają się z tym, nad czym pracuje obecnie prywatny przemysł komputerowy. Przykładem takiego nakładania się jest próba stworzenia technologii 3-D system-on-chip. Jej zadaniem jest przedłużenie obowiązywania Prawa Moore'a za pomocą nowych materiałów jak np. węglowe nanorurki oraz opracowania lepszych sposobów łączenia ze sobą poszczególnych elementów układu scalonego. Podnoszą się jednak głosy mówiące, że DARPA i inne agendy rządowe wspierające badania IT, takie jak np. Departament Energii, powinny przeznaczać więcej pieniędzy na takie projekty. Profesor Erica Fuchs z Carnegie Mellon University zauważa, że prywatne przedsiębiorstwa skupiają się obecnie na bardziej wyspecjalizowanych zastosowaniach i mniej chętnie biorą udział w dużych wspólnych projektach. Zdaniem uczonej wysiłki amerykańskich agend rządowych w tym zakresie są o rząd wielkości za małe w stosunku do wyzwań, które czekają nas w najbliższej przyszłości. « powrót do artykułu