第 3 节 AI 芯片要完成的基本运算(第1页)

AI 芯片是模仿大脑运作的芯片,它使用模拟神经元和突触的模型来尝试再现人类智能。

大脑的工作机制

大脑中有许多神经细胞,可以通过连接传达信息,并建立记忆。具有这种作用的神经细胞被称为神经元。神经元在连接处不断发送电子信号以传输信息,而突触就位于该连接处。换句话说,大脑中的神经细胞是神经元,它们的交界处是突触。

如图 1.2 所示,神经元由树突、突触、核及轴突构成。单个神经元只有激活与未激活两个状态,激活条件为从其他神经元接收到的输入信号量总和达到一定阈值。神经元被激活后,电脉冲产生并沿着轴突经突触传递到其他神经元。现在我们用「感知机」的概念模拟神经元行为,需要考虑权重(突触)、偏置(阈值)及激活函数(神经元)。

图 1.2 脑细胞连接的构造:神经元之间通过突触连接成网络

图 1.2 脑细胞连接的构造:神经元之间通过突触连接成网络

上面讲的只是一个概念,我们有必要通过软件和硬件使计算机更容易处理神经元行为。为达到此目的,我们为神经元建立一个模型(见图 1.3)。

图 1.3 神经元模型

图 1.3 神经元模型

图 1.3 中,函数 f 是输入和输出之间的关系,称为激活函数;w i 是突触特征的权重,权重为正表示突触兴奋,权重为负表示突触处于抑制状态;x i 是另一个神经元的输出;b 是神经元激活(将输出传递到后续阶段)的阈值。

激活函数 f(x)的部分常见形式如图 1.4 所示。使用激活函数的目的是引入非线性,使输入和输出脱离线性关系。

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