當前人工智能(AI)計算主要是指以深度學習為代表的神經網絡算法為主，傳統(tǒng)的CPU、GPU都可以用來做AI算法的運算，但其并不是針對深度學習特性設計和優(yōu)化的，所以在速度和性能上都無法完全適配AI算法特性，通常來說，AI芯片指的是針對人工智能算法特性做特殊設計的ASIC(專用芯片)。
當前深度學習算法在圖像識別、語音識別、自然語言處理等領域都有非常廣泛的應用，常見的深度學習網絡包括CNN，RNN以及Transformer等，他們本質上都是大量矩陣或向量的乘法、加法的組合。比如主流的圖像目標檢測算法YOLO-V3，其主要由大量的卷積、殘差、全連接等類型的計算組成，其本質是大量的乘法和加法操作。以運算神經網絡算法為代表的AI專用芯片，需要硬件具有高效的線性代數運算能力，其特點為：單個任務簡單、并行運算量大、數據讀寫操作量大，邏輯控制要求低等。所以其對芯片的并行運算、片上存儲、高帶寬、低延時等有更高的要求。
當前GPU是較為成熟的用于深度學習訓練和推理的芯片之一，谷歌、 微軟和百度等公司都在使用GPU做深度學習相關的模型訓練和推理計算。GPU提供了高效并行計算的能力，且核心數非常多，可以支撐大量數據的并行計算，NVIDIA還開發(fā)了專用加速庫cuDNN和推理工具TensorRT以加速深度學習在GPU上計算效率。盡管GPU在深度學習中有非常廣泛的應用，但由于GPU設計初衷并非專門針對深度學習，而是為圖形計算設計的，因而其在性能和功耗等方面也存在一定的局限性：一是GPU注重的是低維數據結構，對深度學習的高維數據處理相對低效；二是圖形計算需要較高的精度，而深度學習推理則可以在更低的精度下有效運行；三是GPU數據放在外部存儲上，使用共享存儲進行核心間通訊，這會造成帶寬和延遲的瓶頸。ASIC則可以更有針對性地進行硬件設計和優(yōu)化，所以為了獲得更好的性能和功耗比，在深度學習算法穩(wěn)定后，往往還需要采用全定制化人工智能芯片在性能、功耗和面積等指標上做進一步的優(yōu)化。
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