整理|郑丽媛
出品| csdn (ID: csdnnews)
图片来源:由** AI生成
在ChatGPT掀起的AI热潮下，越来越多的人开始看到如今AI的实力:AI作图、AI写论文、AI编码、AI预测人类蛋白质组完整结构、AI发现速度70%的新排序算法...
由于AI似乎“无所不能”，很多人提出了疑问:“AI真的能像人类一样设计吗？”AI在预测蛋白质结构和生成代码方面确实很擅长，但是在设计这些对象的时候，AI的search 空比较小。
为了探索AI设计能力的极限，最近，中科院计算所等机构把目光聚焦在芯片设计上，因为“它是计算机的大脑，是人类设计的世界上最复杂的器件之一。”
结果，最终的数据出人意料:中科院计算所等机构利用AI技术，设计出全球首个全自动CPU芯片“蒙奇一号”——整个训练过程不到5个小时，但验证测试精度可达>；99.999999999%!
让AI设计工业级CPU，无需人工干预。
根据相关论文《用AI推动机器设计的极限》，这项研究的目的是赋予机器自主设计CPU的能力，从而探索机器设计的边界。
“如果机器能够在没有人类干预的情况下设计出工业级CPU，不仅可以显著提高设计效率，还可以将机器设计的极限推向接近人类性能的水平，从而推动半导体产业的革命。”论文还补充道:“自己设计机器的能力，即自我设计，可以作为建立自我进化机器的基本步骤。”
有了基本方向，即不需要人工编程就能自动化CPU设计，团队研究人员决定通过AI技术直接从“输入-输出(IO)”自动生成CPU设计，不需要人类工程师手动提供任何代码或自然语言描述。
简单来说，传统的CPU设计需要大量的人力，包括编写代码、设计电路逻辑、功能验证和优化等。但通过将CPU自动设计问题转化为满足输入输出规格的电路逻辑生成问题，只需测试用例就可以直接生成满足要求的电路逻辑，使得传统CPU设计过程中极其耗时的“逻辑设计”和“验证环节”被省略。
CPU学习过程，电路逻辑表示和详细的学习过程。
为了成功地开始这样一个自动化的CPU设计过程，需要提前训练AI，包括观察一系列的CPU输入和输出。因此，论文强调，CPU的设计“只是从外部输入输出观察形成的，而不是正式的程序代码”。
研究人员从这些输入和输出中生成了一个BSD二进制推测图(BSD)算法，并利用基于蒙特卡罗的展开和布尔函数的原理，大大提高了基于AI的CPU设计的精度和效率。
与英特尔486系列相当。
通过以上逐步推敲，形成一个CPU的自动化AI设计流程:仅用5个小时就生成了400万个逻辑门，诞生了世界上第一个无需人工干预的全自动CPU芯片——启迪1号。
蒙奇一号的芯片布局
论文称，启迪1基于RISC-V 32位架构，采用65nm工艺，频率可达300MHz，可运行Linux操作系统。据媒体报道，与GPT-4现阶段所能设计的电路规模相比，启蒙1号要大4000倍。
包含蒙奇1号芯片的印刷电路板，用于功能和性能评估。
此外，在Drystone基准测试中，启迪1的性能不仅堪比人类设计的Intel 486系列CPU，而且比Acorn Archimedes A3010还要快。
更值得一提的是，这款完全由AI设计的32位RISC-V CPU的设计周期比人类团队设计的同类CPU快了近1000倍，验证测试精度也能达到>；99.999999999%。
然而，有些人可能不关心这个AI设计的启蒙1。毕竟性能差不多的Intel 486系列CPU(Intel 80486SX)已经是1991年诞生的“老芯片”了。然而，研究人员仍然对启蒙1的发展感到非常自豪:在整个AI自动化设计过程中，他们生成了BSD算法，甚至独立发现了冯诺依曼架构(一种结合了程序指令记忆和数据记忆的计算机设计概念结构)。
完全由AI生成的CPU有望超越人类吗？
平心而论，作为全球首款由AI自动生成的芯片，Enlightenment 1的性能和规模都无法与当前顶级主流CPU相比，但正如论文开头所说，这个实验本身并不是为了开发高性能芯片，而是“探索机器设计的边界”。
让AI从零开始打造新的RISC-V CPU，背后真正的意义是研究未来能否利用AI来减少现有半导体行业的设计和优化周期。
从这个角度来看，中科院计算所等机构进行的实验得出了一个初步结论:相比传统人类设计的CPU，启迪1号的研发周期缩短了近1000倍，因为完全省略了传统CPU设计过程中耗时较长的人工编程和验证过程。
"我们的方法改变了传统的CPU设计过程，并可能改革半导体工业."在论文的最后，研究人员展望了完全由AI设计的芯片的未来:“这种方法除了提供人性化的设计能力，还发现了人类知识的冯诺依曼架构，这种架构在未来更有可能产生积极的(甚至未知的)架构优化，为构建自我进化的机器并最终击败人类设计的最新CPU提供了一些启示。”
即研究人员认为，未来通过不断迭代AI的芯片设计方法，完全由AI生成的CPU有望达到甚至超过人类设计的CPU。那么你对这种说法有什么评论吗？
参考链接:
https://www . toms hardware . com/news/Chinese-researchers-usedai-to-design-industrial-scale-RISC-v-CPU-in-under-5-hours
https://arxiv.org/pdf/2306.12456.pdf
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原文地址"全球首颗ai全自动设计cpu，新一代革命性cpu技术"：http://www.guoyinggangguan.com/qkl/139515.html。
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