Energetisch zuinige AI-chip voor robots

Sat Mar 02 2024

03 02

Energetisch zuinige AI-chip voor robots

24/02/2022

Door Ad Spijkers

Diana opent een brede waaier aan nieuwe toepassingen rond artificiële intelligentie.


     

Onderzoekers van het Belgische onderzoeksinstituut Imec en KU Leuven hebben de eerste chip ontworpen die een digitale en analoge co-processor combineert om berekeningen voor kunstmatige intelligentie (AI) te versnellen. De DIgital and ANalog Accelerator, kortweg Diana, voert verschillende soorten berekeningen automatisch op de meest energie-efficiënte manier uit. De chip kan onder meer ingezet worden om robots efficiënt te laten berekenen welk voorwerp er zich in hun gezichtsveld bevindt en hoe ze dat voorwerp kunnen grijpen.

Zuinige chip

Om zinvolle toepassingen mogelijk te maken die ons leven echt verbeteren, moeten 'smart' apparaten nog sneller en beter kunnen interageren met hun omgeving. De verwerking van de omgevingsbeelden, -geluiden of andere data vindt om privacy-redenen het best op het apparaat zelf plaats. Maar dat vraagt ook veel rekenkracht waardoor de batterij snel dreigt leeg te lopen. Vandaag zijn sommige voertuigen en smartphones al uitgerust met een digitale processor die specifiek ontworpen is om berekeningen voor zulke artificiële intelligentie te versnellen.

Om een krachtige krachtige augmented reality bril (AR-ril), een autonome drone of een slimme robot mogelijk te maken, is er een nieuwe generatie AI-chips nodig die deze berekeningen energetisch veel zuiniger weet uit te voeren.

Twee jaar geleden ontwikkelden onderzoekers van Imec een nieuwe chiparchitectuur waarbij de berekeningen door middel van analoge technologie rechtstreeks in het computergeheugen uitgevoerd worden. Deze analoge accelerator maakt het mogelijk om het grootste deel van de bewerkingen tien tot honderd keer energie-efficiënter uit te voeren dan in een digitale accelerator. Voor een ander deeltje van de bewerkingen is de rekenprecisie en programmeerbaarheid van een digitale accelerator dan weer beter geschikt.

Hybride architectuur

Om het beste van beide werelden te combineren, hebben onderzoekers van Imec en KU Leuven een processor ontwikkeld die de analoge en een digitale coprocessor combineert. Dat leidde tot Diana, een nieuwe AI-chip die gefabriceerd werd door chipproducent GlobalFoundries. De hybride chip voert automatisch de bewerkingen uit op de co-processor die het meest geschikt is voor elke specifieke taak. Diana combineert daarmee de voordelen van een analoge coprocessor (verwerkingssnelheid en energiezuinigheid) met de brede inzetbaarheid van een digitale coprocessor.

Dit opent een brede waaier aan nieuwe toepassingen die verder onderzocht zullen worden binnen het Vlaamse AI-onderzoeksprogramma. Zo wordt bijvoorbeeld een robotarm ontwikkeld die voorwerpen automatisch kan herkennen en grijpen. De verschillende rekenoperaties die voor de beeldherkenning en de robotaansturing nodig zijn, kunnen daarbij energie-efficiënt uitgevoerd worden op één en dezelfde chip.

De sterk toenemende heterogeniteit in de algoritmes voor kunstmatige intelligentie vereist nieuwe hardware die de verschillende soorten berekeningen krachtig kan uitvoeren en zuinig is met energie. Voor sommige toepassingen, zoals patroonherkenning, is een analoge coprocessor het meest geschikt. Voor andere toepassingen, zoals het redeneren over die observaties, is daarnaast ook een digitale coprocessor vereist.

Foto: Imec