La Chine veut fabriquer les puces qui ajouteront l'IA à n'importe quel gadget

Fourni par Shouyi Yin, Institut de microélectronique de l'Université Tsinghua

Dans un bureau de l'Université Tsinghua à Pékin, une puce informatique analyse les données d'une caméra à proximité, à la recherche de visages stockés dans une base de données. Quelques secondes plus tard, la même puce, appelée Thinker, gère les commandes vocales en chinois. Thinker est conçu pour prendre en charge les réseaux de neurones. Mais ce qui est spécial, c'est la faible consommation d'énergie - seulement huit piles AA suffisent pour l'alimenter pendant un an.

Thinker peut adapter de manière dynamique ses besoins en calcul et en mémoire pour répondre aux besoins du logiciel en cours d'exécution. Ceci est important car de nombreuses applications d'IA du monde réel (reconnaître des objets dans des images ou comprendre la parole humaine) nécessitent une combinaison de différents types de réseaux de neurones avec différents nombres de couches.

En décembre 2017, un article décrivant le design de Thinker a été publié dans le Journal IEEE des circuits à semi-conducteurs , une revue de premier plan sur la conception de matériel informatique. Pour la communauté des chercheurs chinois, ce fut un couronnement.

La puce n'est qu'un exemple d'une tendance importante qui balaie le secteur technologique chinois. L'industrie des semi-conducteurs du pays voit une opportunité unique de s'établir au milieu de la vague d'enthousiasme actuelle pour le matériel optimisé pour l'IA. Les puces informatiques sont la clé du succès de l'IA, la Chine doit donc développer sa propre industrie du matériel pour devenir une véritable force dans la technologie (voir China's AI Awakening ).

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Comparée à la façon dont la Chine a réagi aux précédentes révolutions des technologies de l'information, la vitesse à laquelle la Chine suit la tendance actuelle [de l'IA] est la plus rapide, déclare Shouyi Yin, vice-directeur de l'Institut de microélectronique de l'Université de Tsinghua et auteur principal de l'article Thinker, faisant référence à l'effort de conception de processeurs de réseau neuronal en Chine.

Même si la Chine est devenue un centre de fabrication de panneaux solaires et de smartphones, l'industrie des semi-conducteurs du pays est loin derrière celle des États-Unis. Entre janvier et septembre 2017, la Chine a dépensé 182,8 milliards de dollars pour importer des circuits intégrés, soit une augmentation de 13,5 % par rapport à l'année précédente, selon l'Association chinoise de l'industrie des semi-conducteurs. De grandes entreprises technologiques américaines, dont Google et Intel, ainsi que quelques startups, développent des puces pour les applications d'IA (voir The Race to Power AI's Silicon Brains).

Dans un plan d'action triennal pour développer l'IA, publié par le ministère chinois de l'Industrie et des Technologies de l'information en décembre 2017, le gouvernement s'est fixé pour objectif de pouvoir produire en masse des puces de traitement de réseaux neuronaux d'ici 2020.

Un schéma montre différents éléments d'une puce appelée Thinker, développée à l'Université Tsinghua de Pékin. FOURNI PAR SHOUYI YIN, TSINGHUA UNIVERSITY INSTITUTE OF MICROELECTRONICS

Bien qu'il soit possible d'exécuter des logiciels d'IA à l'aide de puces existantes telles que les puces graphiques puissantes ou les FPGA (une sorte de puce vierge qui peut être reconfigurée à la volée), ces conceptions sont coûteuses et ne se prêtent pas aux petits appareils qui utilisent des batteries. C'est pourquoi l'équipe de Yin à Tsinghua a développé Thinker.

Thinker pourrait être intégré dans une large gamme d'appareils, tels que des smartphones, des montres, des robots domestiques ou des équipements stationnés dans des zones reculées. L'équipe de Yin prévoit de lancer le premier produit équipé de Thinker en mars.

Des projets similaires sont en cours ailleurs en Chine. Fin janvier, une équipe de recherche de l'Institut de technologie informatique (TIC) de l'Académie chinoise des sciences demandera à un fabricant local de semi-conducteurs de produire un petit lot de puces à utiliser dans les robots. La puce, appelée Dadu, possède deux cœurs, l'un pour faire fonctionner les réseaux de neurones et l'autre pour contrôler le mouvement. Le noyau neuronal exécute les algorithmes de vision mais permet également au noyau de mouvement de planifier l'itinéraire optimal pour atteindre une destination ou le meilleur mouvement pour saisir un objet.

Yinhe Han, directeur du Cyber ​​​​Computing Lab de l'institut et chef du projet de puce robotique, envisage une multitude d'applications, y compris des robots qui livrent du café et des drones contrôlés par des gestes de la main. L'avantage de développer un système comme celui-ci en Chine, dit-il, est la grande base d'utilisateurs, ce qui accélère la mise à jour de la conception des puces en fonction de l'expérience utilisateur.

La Chine a déjà essayé, sans succès, de secouer l'industrie des puces. En 2001, l'ICT a réuni une équipe pour développer des processeurs de bureau. Cette équipe est devenue le noyau d'un fabricant de puces chinois appelé Loongson, mais les produits de la société n'ont jamais été aussi largement utilisés que les fondateurs l'auraient souhaité.

L'industrie chinoise des circuits intégrés s'est développée rapidement, représentant 58 % de la croissance mondiale du marché des circuits intégrés de 2000 à 2016. Mais en 2016, la part de la Chine dans la capacité mondiale de fabrication de semi-conducteurs n'était encore que de 14,2 %, selon PwC. Dans une politique de fabrication annoncée par le gouvernement central en 2015, appelée Made in China 2025, la conception et la fabrication de puces étaient l'un des domaines clés dans lesquels le gouvernement demandait une percée.

Cependant, les startups de puces chinoises se retrouvent dans un environnement très différent de celui qui a donné naissance à Intel ou Nvidia. Les entreprises se sont tournées vers le cloud computing en masse, ce qui signifie qu'il pourrait y avoir moins de marché pour le matériel standard, déclare Dongrui Fan, président de SmarCo, une startup basée à Pékin qui conçoit une puce d'intelligence artificielle pour les centres de données qui traitent les séquences vidéo. .

Mais les entreprises chinoises d'IA développent également de plus en plus leur propre matériel.

À l'avenir, les entreprises qui ne fabriquent que des puces pourraient être de moins en moins nombreuses, explique Fengxiang Ma, directeur de la conception ASIC chez Horizon Robotics, une startup basée à Pékin qui se concentre sur l'application des techniques d'IA dans la conduite et les caméras. En décembre 2017, Horizon a lancé deux puces de vision par ordinateur. Ils peuvent être utilisés pour permettre aux véhicules de reconnaître les piétons ou aider les centres commerciaux à trouver des tendances dans le trafic des visiteurs. Depuis sa création en 2015, l'entreprise compte plus de 300 employés.

Ma dit qu'Horizon Robotics n'est pas une entreprise de puces, mais qu'elle conçoit les puces de ses produits en interne pour de meilleures performances et des coûts de production réduits.

Pour l'instant, les chercheurs chinois sur les puces ont de nombreux problèmes à résoudre : comment commercialiser leurs conceptions de puces, comment passer à l'échelle et comment naviguer dans un monde informatique transformé par l'IA. Ce qui ne manque pas, cependant, c'est l'ambition. En tant que chercheurs sur les puces, nous avons tous des rêves, déclare Yinhe Han des TIC. Nous verrons jusqu'où nous pouvons sauter.

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