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月亮棋牌安卓AI芯片新玩法!图像处理速度提升

芯东西3月5日消息,《Nature》刊登一则新研究,提供了一种新颖的AI视觉芯片研发方向   维也纳大学的电气工程师Lukas Mennel和他的同事们研发了一种新型的超高速机器视觉设备,用图像传感器将图像处理速度提升至传统技术的数千甚至上万倍   Mennel介绍说:“我们的图像传感器在工作时不会消耗任何电能,被检测的光子本身就可以作为电流供能。”   他着重提到,传统的机器视觉技术通常能够每秒处理100帧图像,一些更快的系统则可以每秒处理1000帧,相比之下,“我们的系统每秒可以处理2000万帧。”   据悉,其视觉系统设计模仿了大脑对信息处理的方式,只用纳秒级时间就能完成简单图像的分类   现代图像传感器最早在1970年代初开发出来,主要分为电荷耦合器件和有源像素传感器两种类型   这些传感器能从环境中准确捕获视觉信息,但同时也会生成大量冗余数据,而传感器与处理单元之间大量数据的移动,往往会导致高功耗和延迟问题   如今汽车、机器人、工业制造等领域的视觉应用都对延迟非常敏感,要求尽可能实现实时处理和决策,而受带宽限制,把所有数据都送到云端处理很难解决延时问题,边缘计算逐渐成为刚需   另外,由于传感器通常会产生模拟输出,而模数转换既耗时又耗能,因此模拟处理要好过数字处理   维也纳大学研究人员们试图通过减少中间步骤来加快机器视觉,他们直接在图像传感器中实现了人工神经网络(ANN)   传统AI视觉传感器的处理过程如图(a)所示,传感器收集信号,通过模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号,放大后输入到外部人工神经网络(ANN),经参数调优训练神经网络   ANN的输入层接收编码简单物理元素的信号(点、线),这些信号在随后的层中被优化为中级特征(简单形状),最后在输出层上形成精细的图像(3D形状),总体响应可能很慢而且耗能   而Mennel等人研发的视觉系统如图(b)所示,芯片上的互连传感器(正方形)不仅可以采集信号,而且还可以用作ANN来识别简单特征,从而减少了传感器和外部电路之间的冗余数据移动。月亮棋牌安卓   这些光电二极管是对光敏感的微小单元,每个单元都包含几个原子层的二硒化钨,二硒化钨是一种可调节光响应的二维半导体材料   通过更改施加的电压,可以增加或减少该半导体对光的响应,从而分别调节每个二极管的灵敏度   ▲epoch 1和epoch 30时的编码器光响应值(左)和解码器权重(右)   相当于把网络的训练结果直接放在传感器端,不用经过把训练权重送到外部存储器这一过程   硬件阵列提供了一种模拟计算形式:每个光电二极管都会产生与入射光强度成比例的输出电流,并且根据基尔霍夫定律将沿行或列得出的电流相加   芯片外分析阵列产生的电流与预测电流之间的差异,并用于调整突触权重以进行下一次训练周期   这个学习阶段会占用时间和计算资源,但是一旦经过训练,该芯片就会迅速执行其设定的任务   ▲a:用于训练分类器和自动编码器的实验设置;b:用于时间分辨测量的实验设置   图像传感器经训练后,只需测量对应电路电流是否为0,就能在纳秒级时间内识别该字母   即使在存在信号噪声的情况下,该神经网络也可以通过学习图像的关键特征,来生成处理后图像的简化表示   Mennel指出,系统运行的速度仅受电路中电子移动速度的限制。从原则上讲,这种策略的工作速度可以达到数万亿分之一秒,或者比目前演示的速度快三到四个数量级   ▲分类器(a)和自动编码器训练(b)30 epoches的数据集,其测试数据噪声水平分别为σ = 0.4和σ = 0.15   Mennel说:“目前,这些主要用在特定的科学应用,例如,流体动力学、燃烧过程或机械故障过程可从更快的视觉数据获取中受益。”   首先,用于自动驾驶车辆和机器人技术的神经形态视觉系统,需要捕获具有广阔视野的三维动态图像和视频   而当前使用的图像捕获技术通常将3D现实世界转换为2D信息,丢失运动信息和深度,现有图像传感器阵列的平面形状也限制了广角相机的发展   其次,该研究描述的设备很难在昏暗的光线下成像,需要重新设计,以改善薄半导体中的光吸收,并增加可以检测到的光强度范围   再者,该设计需要高电压并消耗大量功率。相比之下,生物神经网络中每项操作的能量消耗为10 -15至10 -13焦耳。扩展对紫外线和红外光的响应,以捕获在可见光谱不可用的信息也是有用的   另外所使用的薄半导体难以在大面积上均匀地生产,并且难以加工,因此它们可以与硅电子器件集成在一起,例如用于读出或反馈控制的外部电路   使用这些传感器的设备的速度和能源效率将不取决于图像捕获过程,而是取决于传感器和外部电路之间的数据移动   而且,尽管传感器计算单元在模拟域中采集和计算数据,减少了模数转换,但是外围电路仍然存在固有延迟问题。传感器和外部电路将需要共同开发来减少整个系统的等待时间   Mennel及其同事的“传感器中计算”系统是对AI硬件研究非常有趣的探索   此前少数公司已经开发了基于硅电子的AI视觉芯片,但这些芯片的固有数字体系结构往往带来延迟和电源效率问题   更广泛地说,该研究团队的策略不仅限于视觉系统,它可以扩展到用于听觉、触觉、热感以及嗅觉等其他物理输入   此类智能系统的开发以及5G高速无线网络的到来,会让实时(低延迟)边缘计算成为可能 月亮棋牌 月亮棋牌app 月亮棋牌手机版官网 月亮棋牌游戏大厅 月亮棋牌官方下载 月亮棋牌安卓免费下载 月亮棋牌手机版 月亮棋牌大全下载安装 月亮棋牌手机免费下载 月亮棋牌官网免费下载 手机版月亮棋牌 月亮棋牌安卓版下载安装 月亮棋牌官方正版下载 月亮棋牌app官网下载 月亮棋牌安卓版 月亮棋牌app最新版 月亮棋牌旧版本 月亮棋牌官网ios 月亮棋牌我下载过的 月亮棋牌官方最新 月亮棋牌安卓 月亮棋牌每个版本 月亮棋牌下载app 月亮棋牌手游官网下载 老版月亮棋牌下载app 月亮棋牌真人下载 月亮棋牌软件大全 月亮棋牌ios下载 月亮棋牌ios苹果版 月亮棋牌官网下载 月亮棋牌下载老版本 最新版月亮棋牌 月亮棋牌二维码 老版月亮棋牌 月亮棋牌推荐 月亮棋牌苹果版官方下载 月亮棋牌苹果手机版下载安装 月亮棋牌手机版 月亮棋牌怎么下载

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