La Cina vuole realizzare i chip che aggiungeranno l'IA a qualsiasi gadget

Fornito da Shouyi Yin, Tsinghua University Institute of Microelectronics

In un ufficio della Tsinghua University di Pechino, un chip di computer sta elaborando dati da una telecamera vicina, alla ricerca di volti archiviati in un database. Pochi secondi dopo, lo stesso chip, chiamato Thinker, gestisce i comandi vocali in cinese. Thinker è progettato per supportare le reti neurali. Ma la particolarità è la poca energia che utilizza: solo otto batterie AA sono sufficienti per alimentarlo per un anno.

Thinker può adattare dinamicamente i propri requisiti di elaborazione e memoria per soddisfare le esigenze del software in esecuzione. Questo è importante poiché molte applicazioni di intelligenza artificiale del mondo reale, il riconoscimento di oggetti nelle immagini o la comprensione del linguaggio umano, richiedono una combinazione di diversi tipi di reti neurali con diversi numeri di livelli.

Nel dicembre 2017 è stato pubblicato un articolo che descrive il design di Thinker nel IEEE Journal of Solid-State Circuits , una delle migliori riviste nella progettazione di hardware per computer. Per la comunità di ricerca cinese, è stato un traguardo importante.

Il chip è solo un esempio di un'importante tendenza che sta investendo il settore tecnologico cinese. L'industria dei semiconduttori del paese vede un'opportunità unica per affermarsi nell'attuale ondata di entusiasmo per l'hardware ottimizzato per l'IA. I chip per computer sono la chiave del successo dell'IA, quindi la Cina ha bisogno di sviluppare la propria industria hardware per diventare una vera forza nella tecnologia (vedi China's AI Awakening).

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Rispetto al modo in cui la Cina ha risposto alle precedenti rivoluzioni nella tecnologia dell'informazione, la velocità con cui la Cina sta seguendo l'attuale tendenza [AI] è la più veloce, afferma Shouyi Yin, vicedirettore dell'Istituto di microelettronica dell'Università di Tsinghua e autore principale dell'articolo Thinker, riferendosi allo sforzo di progettare processori di rete neurale in Cina.

Anche se la Cina è diventata un centro di produzione di pannelli solari e smartphone, l'industria dei semiconduttori del paese è molto indietro rispetto a quella degli Stati Uniti Tra gennaio e settembre 2017, la Cina ha speso 182,8 miliardi di dollari per l'importazione di circuiti integrati, un aumento del 13,5% rispetto all'anno precedente, secondo la China Semiconductor Industry Association. Le principali società tecnologiche statunitensi, tra cui Google e Intel, così come alcune startup, stanno sviluppando chip per applicazioni di intelligenza artificiale (vedi The Race to Power AI's Silicon Brains).

In un piano d'azione triennale per lo sviluppo dell'IA, pubblicato dal Ministero dell'Industria e della Tecnologia dell'Informazione cinese nel dicembre 2017, il governo ha stabilito l'obiettivo di poter produrre in serie chip di elaborazione di reti neurali entro il 2020.

Uno schema mostra diversi elementi di un chip chiamato Thinker, sviluppato presso la Tsinghua University di Pechino. FORNITO DA SHOUYI YIN, ISTITUTO UNIVERSITARIO DI MICROELETTRONICA DI TSINGHUA

Sebbene sia possibile eseguire software di intelligenza artificiale utilizzando chip esistenti come i potenti chip grafici o FPGA (una specie di chip vuoto che può essere riconfigurato al volo), questi progetti sono costosi e non si prestano a piccoli dispositivi che utilizzano batterie. Ecco perché il team di Yin a Tsinghua ha sviluppato Thinker.

Thinker potrebbe essere incorporato in un'ampia gamma di dispositivi, come smartphone, orologi, robot domestici o apparecchiature dislocate in aree remote. Il team di Yin prevede di lanciare il primo prodotto dotato di Thinker questo marzo.

Progetti simili sono in corso altrove in Cina. Alla fine di gennaio, un team di ricerca presso l'Istituto di tecnologia informatica (ICT) dell'Accademia cinese delle scienze farà produrre un piccolo lotto di chip da utilizzare nei robot a un produttore locale di semiconduttori. Il chip, chiamato Dadu, ha due core: uno per l'esecuzione di reti neurali e un altro per il controllo del movimento. Il nucleo neurale esegue gli algoritmi per la visione, ma consente anche al nucleo di movimento di pianificare il percorso ottimale per raggiungere una destinazione o il movimento migliore per afferrare un oggetto.

Yinhe Han, direttrice del Cyber ​​Computing Lab dell'istituto e capo del progetto di chip robot, prevede una serie di applicazioni, inclusi robot che erogano caffè e droni controllati con i gesti delle mani. Il vantaggio di sviluppare un sistema come questo in Cina, dice, è l'ampia base di utenti, che rende più veloce l'aggiornamento del design dei chip in base all'esperienza dell'utente.

La Cina ha già provato, senza riuscirci, a dare una scossa all'industria dei chip. Nel 2001 l'ICT ha riunito un team per lo sviluppo di CPU desktop. Quel team è diventato il nucleo di un produttore di chip cinese chiamato Loongson, ma i prodotti dell'azienda non sono mai diventati così ampiamente utilizzati come avrebbero voluto i fondatori.

L'industria cinese dei circuiti integrati si è espansa rapidamente, rappresentando il 58% della crescita mondiale nel mercato dei circuiti integrati dal 2000 al 2016. Ma nel 2016, la quota cinese della capacità di fabbricazione mondiale di semiconduttori era ancora solo del 14,2%, secondo PwC. In una politica di produzione annunciata dal governo centrale nel 2015, denominata Made in China 2025, la progettazione e la fabbricazione dei chip è stata una delle aree chiave in cui il governo ha chiesto una svolta.

Tuttavia, le startup di chip cinesi si trovano in un ambiente molto diverso da quello che ha dato vita a Intel o Nvidia. Le aziende sono passate al cloud computing in massa, il che significa che potrebbe esserci meno mercato per l'hardware standard, afferma Dongrui Fan, presidente di SmarCo, una startup con sede a Pechino che progetta un chip AI per data center che elaborano filmati video .

Ma le aziende cinesi di intelligenza artificiale stanno sviluppando sempre più anche il proprio hardware.

In futuro, le aziende che producono solo chip potrebbero essere sempre meno, afferma Fengxiang Ma, direttore della progettazione ASIC di Horizon Robotics, una startup con sede a Pechino focalizzata sull'applicazione di tecniche di intelligenza artificiale nella guida e nelle telecamere. Nel dicembre 2017, Horizon ha rilasciato due chip per la visione artificiale. Possono essere utilizzati per consentire ai veicoli di riconoscere i pedoni o aiutare i centri commerciali a trovare schemi nel traffico dei visitatori. Dalla sua fondazione nel 2015, l'azienda è cresciuta fino a raggiungere oltre 300 dipendenti.

Ma afferma che Horizon Robotics non è un'azienda di chip, ma progetta internamente i chip per i suoi prodotti per prestazioni del prodotto migliori e costi di produzione inferiori.

Per ora, i ricercatori cinesi di chip hanno molti problemi da risolvere: come commercializzare i loro progetti di chip, come aumentare la scalabilità e come navigare in un mondo di informatica trasformato dall'IA. Ciò che non manca, però, è l'ambizione. Come ricercatori di chip, tutti abbiamo dei sogni, afferma Yinhe Han di ICT. Vedremo fino a che punto possiamo saltare.

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