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东芝开发超低功率神经形态处理器执行深度学习

2016-12-21
类别:业界动态
eye 333
文章创建人 拍明


东芝公司通过开发“时域神经网络1”(TDNN)继续履行其关于促进物联网和大数据分析的承诺,TDNN采用了超低功耗神经形态半导体电路以执行深度学习处理。不同于传统的数字处理器,TDNN包含有大量的采用了东芝原创模拟技术的微小处理单元。我们在11月8日于日本举行的A-SSCC 2016(2016年亚洲固态电路会议)会议上对TDNN作了报告,A-SSCC是由IEEE主办的半导体电路技术国际会议。

深度学习需要大量的计算,特别是在高性能处理器上执行计算,需要消耗大量的电能。但是若要让传感器和智能手机等IoT边缘设备实现深度学习功能,这就需要使用既能执行大量所需操作而又只消耗超低电能的高效节能型IC。

对于冯·诺伊曼式2计算机结构,在从片上或片外存储器装置移动数据到处理单元时将消耗大量电能。减少数据移动的最有效方式是具备大量的处理单元,每个处理单元只专注于处理其附近的一个数据。这些数据点在输入信号(例如:一只猫的图像)转换成输出信号(例如:作为猫的形象的识别)的过程中会给定一个权重。数据点与期望的输出越接近,给定的权重越大。该权重提供了一个自动引导深度学习过程的参数。

大脑具有类似的结构,其中神经元之间的耦合强度(权重数据)被构建于突触(处理单元)中。在这种情况下,突触即是神经元之间的连接,且每个连接具有不同的强度。该强度(权重)决定了通过连接的信号。突触以这种方式执行了一种处理操作。这种结构可以称为完全空间铺展架构,它非常具有吸引力,但也有一个明显的缺点:将其复制到一个芯片上时需要大量的算术运算电路,这将使得电路变得太过庞大。

东芝的TDNN从2013年开始开发,采用了时域模拟和数字混合信号处理(TDAMS3)技术,它可实现处理单元的小型化。在TDAMS中,使用数字信号通过逻辑门的延迟时间作为模拟信号,可有效地执行如加法这样的等算术运算。利用这一技术,深度学习的处理单元可仅由三个逻辑门和一个具有完全空间铺展架构的1位存储器组成。东芝已制造了采用SRAM(静态随机存取存储器)单元作为存储器的概念验证型芯片,并已展示了对于手写数字的识别功能。每次操作的能耗为20.6fJ4,这仅相当于之前一场顶级会议5中所报道能耗的1/6。

东芝计划开发TDNN作为电阻式随机存取存储器(ReRAM)以进一步提高能量和面积效率。其目标是应用于边缘设备并实现高性能深度学习技术的IC。

  1. TDNN:使用时域模拟和数字混合信号处理技术的神经网络。

  2. 冯·诺伊曼式:标准的、使用最广泛的计算机结构。该结构将数据从存储设备加载到处理单元进行处理。

  3. TDAMS:一项模拟信号处理技术,即使用数字信号通过逻辑门的延迟时间作为模拟信号。 由东芝开发。

  (参考:http://www.toshiba.co.jp/about/press/2013_02/pr2101.htm)

  4. 20.6fJ:相当于1秒内执行48.6万亿次的操作,功耗为1W。

  5. ISSCC 2016(国际固态电路会议2016)页号24.2

  1. TDNN:使用时域模拟和数字混合信号处理技术的神经网络。

  2. 冯·诺伊曼式:标准的、使用最广泛的计算机结构。该结构将数据从存储设备加载到处理单元进行处理。

  3. TDAMS:一项模拟信号处理技术,即使用数字信号通过逻辑门的延迟时间作为模拟信号。 由东芝开发。

  4. 20.6fJ:相当于1秒内执行48.6万亿次的操作,功耗为1W。

  5. ISSCC 2016(国际固态电路会议2016)页号24.2

东芝开发超低功率神经形态处理器执行深度学习


东芝

东芝(Toshiba),是日本最大的半导体制造商,也是第二大综合电机制造商,隶属于三井集团。公司创立于1875年7月,原名东京芝浦电气株式会社,1939年由东京电气株式会社和芝浦制作所合并而成,业务领域包括数码产品、电子元器件、社会基础设备、家电等。20世纪80年代以来,东芝从一个以家用电器、重型电机为主体的企业,转变为包括通讯、电子在内的综合电子电器企业。进入90年代,东芝在数字技术、移动通信技术和网络技术等领域取得了飞速发展,成功从家电行业的巨人转变为IT行业的先锋。

东芝


旗下产品


东芝裸眼3D液晶电视

日本东芝公司于2010年12月末开始销售“裸眼”3D液晶电视,分为12V型的12GL1和20V型的20GL1,12GL1和20GL1售价分别约为1443美元和2885美元。观众不需佩戴特殊眼镜,便可观看立体图像。这款电视是全球首款“裸眼”3D电视。

12寸和20寸大小分别为64x10.5x66.3cm、33.7x20.0x27.2cm。东芝裸眼3D电视基于柱状透镜技术(东芝称之为全景成像技术),已屡次应用于裸眼3D产品,产品运用9视差系统能够更好的实现流畅的裸眼3D效果,并且两款裸眼3D电视均支持2D向3D切换。

12GL1同样搭载12寸专为裸眼3D显示设计的LED背光液晶面板,分辨率较20寸低,降至466x350,对比度降至500:1,相应的最佳观看距离也缩减至65cm。另提供有HDMI和以太网接口。

20GL1搭载专为裸眼3D显示设计的20寸LED背光液晶面板,拥有1280x720分辨率,550:1对比度,并设定了最佳观看距离为90cm,水平30度视角。提供有4个HDMI接口,USB,耳机和以太网接口。

东芝当天在东京市中心一家电子商城销售这款RegzaGL1系列电视。22日当天,12英寸“裸眼”3D电视上市,标价11.98万日元(约合1425.62美元)。另外一款20英寸“裸眼”3D电视定于25日销售。


东芝TG01手机

东芝TG01是东芝首款内置1GHz处理器的高端旗舰,搭载了4.1英寸超大触控屏,采用WM6.5系统和东芝自家开发的Tosh 3D GUI界面,强悍的配置震撼了Windows Mobile 手机市场,同时也是手机跨入1GHz 时代的里程碑。

东芝TG01采用超大4.1英寸WVGA分辨率(480×800像素)屏幕,并加入了东芝自创地3D用户操作界面,支持全触控功能。TG01很难保证较小的体积;但是9.9mm的机身厚度,还是轻易的打败了主流的PPC手机。东芝TG01还具备手势和摇晃感应接听或挂断电话功能,至于常见的重力感应及光线自动感应功能东芝TG01也是逐个支持。

作为东芝TG01的另一个卖点,内置的高通Snapdragon QSD2850芯片组拥有定制的1GHz微处理器内核以及以600MHz速率运行的第六代数字信号处理器(DSP)内核的芯片组,可帮助东芝TG01获得最理想地应用处理速度。身为一款智能手机,东芝TG01还搭载了Windows Mobile 6.1操作系统,内建GPS接收模块,支持GPS/A-GPS、Wi-Fi、最高32GB的microSDHC存储卡(东芝TG01机身内存为512MB)扩展、立体声蓝牙等功能。除此之外,东芝还为TG01装载了一枚320万像素摄像头。


多功能条码打印机

东芝新推出的东芝热转印/直热式工业B-SX5T-TS22-CN-R条码打印机,注入了新技术“RFID”,将条码打印机功能提高到了一个更高的水平,相信它将为所有重载工业包括化学工业、制造业,制药业、纺织品业、电子业、电信业等提供更完善的服务。


东芝HD DVD

HD DVD(或称:High Definition DVD)是一种数字光储存格式的蓝色光束光碟产品,现已发展成为高清DVD标准之一,由HD DVD推广协会(HD DVD Promotion Group)负责制定及开发。HD DVD与其竞争对手蓝光光碟(Blu-ray Disc)相似,盘片均是和CD同样大小(直径为120毫米)的光学数字储存媒介,使用405纳米波长的蓝光。


HD DVD由东芝、

NEC、三洋电机等企业组成的HD DVD推广协会负责推广,惠普(同时支持BD)、微软及英特尔等相继加入HD DVD阵营,而主流片厂环球影业亦是成员之一。

但在2008年,随着原先支持HD DVD的华纳公司宣布脱离HD DVD,以及美国数家连锁卖场决定支持蓝光产品,东芝公司终在2月19日正式宣布将终止HD DVD事业。


东芝ApriPoko机器人

东芝正在研究一个会说话的机器人,可以用来作为语音激活遥控器。这个5磅重,11英寸高的机器人叫做ApriPoko,它能通过你的行为和对你相关的动作提出问题来学会怎么控制电器。当你用到红外线的时候,它就会感知到信号并问使用者“你刚才做了什么?”。如果你回答类似“我打开电视”,它就会把这个命令记到内存里,然后你就可以通过声音操作它了。


东芝笔记本

1985年 东芝推出世界上第一台笔记本电脑T1100:

1986年 东芝推出世界上第一台使用16位处理器的笔记本电脑J-3100GT;

1987年 世界上第一台商用笔记本东芝T1000;

1989年 世界上第一台轻薄笔记本东芝DynaBook J3100;

1990年 世界上第一台带电池,采用DSTN彩色液晶显示屏T5200C;

1992年 世界上第一台带TFT彩色笔记本电脑——东芝4400SXC:

1993年 第一台采用锂电池技术的笔记本诞生于东芝;

1994年 世界上第一台使用笔记本专用奔腾CPU机型T4900CT;

1995年 世界上第一台配置光驱的笔记本电脑T2150 CDT;

1996年 全球首台便携式掌上电脑东芝libretto 20;

1997年 世界上第一款最轻最小的迷你型笔记本电脑Libretto 50CT:

1998年 东芝推出世界上第一台配置DVD光驱的笔记本电脑Tecra 750;

东芝推出世界上第一台宽屏轻薄笔记本电脑Portégé 300CT;

1999年 全球最轻薄笔记本东芝Portégé 3400ct;

东芝推出世界上第一台低温多晶硅TFT笔记本电脑Portégé 3020

2001年 东芝出品世界上第一台内置1.8”硬盘的超轻薄笔记本;

东芝推出世界上第一台Geforce2显卡笔记本电脑Satellite 2800;

东芝推出世界上第一款内置的光盘刻录机的笔记本电脑DynaBook DB70P;

2002年 东芝推出世界上最薄、电池使用最长的笔记本电脑Portégé 2000;

东芝推出世界上首款键盘可升降的笔记本电脑Dynabook P5/S24PME:

2003年 东芝推出Satellite 5200,首创双光驱影音旗舰;

2004年 东芝推出当时世界上最薄机型东芝Portégé R100;

2005年 东芝在业界首创使用LED背光技术显示屏;

东芝推出当时最轻薄的笔记本电脑 Portégé R200系列;

东芝发布了世界上第一台采用HD DVD-ROM的笔记本Qosmio系列

2007年 东芝推出当时全球最轻最薄内置光驱型笔记本电脑Portégé R500;

2008年 东芝推出搭载四核强力多媒体影音处理引擎的Qosmio G50系列;

2009年 东芝推出炫彩笔记本电脑系列;

2010年 东芝推出融合先进制造技术的Portégé R700以及领先概念的Libretto W100。




责任编辑:Davia

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