中科院計算所研究團隊提出圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速芯片設(shè)計
中新網(wǎng)北京12月17日電 (記者 張素) 記者17日從中國計算機學會獲悉,來自中國科學院計算技術(shù)研究所的研究團隊提出圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速芯片設(shè)計“HyGCN”。
《中國計算機學會通訊》(CCCF)近日刊發(fā)了中科院計算所特別研究助理嚴明玉、研究員范東睿以及研究員葉笑春共同撰寫的綜述文章《圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速芯片:人工智能“認知智能”階段起飛的推進劑》。文章披露,該團隊提出了圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速芯片設(shè)計“HyGCN”。相關(guān)論文也先后在計算機體系結(jié)構(gòu)國際會議上發(fā)表。
嚴明玉在受訪時說,圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在搜索、推薦、風險控制等重要領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的處理器芯片在執(zhí)行圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算中效率低下,其團隊展開面向圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加速芯片設(shè)計,為解決這一難題提供可行方案。
讓機器“會思考” 設(shè)計中“增引擎”
圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被認為有望解決深度學習無法處理的關(guān)系推理、可解釋性等一系列問題,讓機器“能理解、會思考”。然而由于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖數(shù)據(jù)處理方面的特殊性,傳統(tǒng)用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的芯片難以直接對圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行提供高效計算支撐。
嚴明玉解釋說,以圖數(shù)據(jù)為輸入,融合了深度學習算法和圖計算算法的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有與傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不一樣的執(zhí)行行為,即“混合執(zhí)行行為”。這對現(xiàn)有的處理器結(jié)構(gòu)帶來巨大挑戰(zhàn),比如GPU在應(yīng)對不規(guī)則執(zhí)行行為時極為低效。
“為了應(yīng)對圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混合執(zhí)行行為,我們設(shè)計了新的處理器結(jié)構(gòu),以更高效地加速圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行?!眹烂饔裾f,HyGCN芯片基于混合結(jié)構(gòu)設(shè)計思想,分別為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩個主要執(zhí)行階段——圖遍歷階段和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變換階段設(shè)計相應(yīng)的加速引擎。
研究團隊實踐證明,HyGCN芯片設(shè)計能夠有效應(yīng)對圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖遍歷階段的不規(guī)則性,并能利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變換階段的規(guī)則性提高執(zhí)行效率。
目前是“無人區(qū)” 計算所正加快孵化
“圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速芯片目前在國際上還是‘無人區(qū)’,研究成果發(fā)表后得到了業(yè)界認可?!眹烂饔袷茉L時說,目前中科院計算所正加快對HyGCN科技成果進行孵化,提升關(guān)鍵核心技術(shù)能力,推動各行各業(yè)從信息化向智慧化升級。
展望圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景,嚴明玉舉例說,在日常交通預測、網(wǎng)約車調(diào)度、金融詐騙偵查、運動檢測等場景,在助力科研的知識推理、化學研究、宇宙發(fā)現(xiàn)等領(lǐng)域,以及在知識圖譜、視覺推理、自然語言處理中的多跳推理等學科發(fā)展方向上,都有極大應(yīng)用空間。
事實上,谷歌地圖基于事件樹的風險評估、圖片社交網(wǎng)站Pinterest的內(nèi)容推薦、阿里巴巴的風控和推薦、騰訊等公司的視覺和風控等業(yè)務(wù)中都有圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的影子。有市場研究機構(gòu)發(fā)布報告預測,2022年機器學習芯片市場規(guī)模將達到827.2億美元。圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速芯片可能將產(chǎn)生300億美元以上的市場規(guī)模。