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人造神经元开创AI新时代  

2016-08-16 09:05:53|  分类: 行业分析 |  标签: |举报 |字号 订阅

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事件:美国当地时间8 月3 日,IBM 官方宣布其苏黎世研究中心制成了世界上第一个人造纳米尺度随机相变神经元,可用于制造高密度、低功耗的认知学习芯片。IBM 已经构建了由500 个该神经元组成的阵列,并让该阵列以模拟人类大脑的工作方式进行信号处理。

点评:

IBM 人造神经元实际上是利用相变材料特性模拟大脑最基本物理机制。大脑最基本单元神经元物理机理类似于电阻和电容:神经元薄膜阻止电流直接通过,但同时又在吸收能量,当能量吸收到一定程度,它就向外发射自己产生的信号被其他神经元接收,然后再重复这一过程。IBM 研发的全球首个人造相变神经元正是利用相变材料GST 合金实现大脑神经元的这种物理机制。GST 合金可以通过电流实现相变,晶相下GST 合金是绝缘的,而非晶相下GST 合金是导电的。与生物神经元相同,人造神经元输入端累计电流,GST合金由晶相慢慢相变为非晶相开始导电,最终电流通过,产生神经信号。而一段时间后,GST 合金会恢复为晶相,神经元重置。而且GST 合金每次重置后都会和之前略有区别,这就产生了与生物神经元类似的随机性。

人造相变神经元有望成为人工智能时代的"晶体管",意义重大。相变神经元因为充分模拟了大脑神经元的基本物理机制,具备高信号传输速度却功耗极低的特性,且能够实现生物神经元的随机性。更重要的是该神经元采用的相变材料GST 合金是相当成熟的材料(蓝光光盘功能材料),可历经几十亿次工作而不损坏(寿命长),体积极小(IBM 论文中提出可以做到14 纳米),因此是制造高密度、低功耗的人工智能芯片的绝佳器件。60 多年前晶体管的诞生成为集成电路革命的先声,从而奠定了整个信息时代的基石。IBM 人造相变神经元有望成为人工智能时代的"晶体管",从基础器件层面引领人工智能时代的到来。

进一步验证人工智能芯片发展路线图。我们在此前《芯际争霸》人工智能芯片深度报告中前瞻指出,按照设计的目的从加速深度学习算法到希望从底层结构模拟人脑来更好实现智能,人工智能芯片将从目前采用GPU、FPGA 等已有芯片的过渡态向专用定制芯片、类脑计算芯片形态发展,IBM 制成世界上第一个人造纳米尺度随机相变神经元再度验证了我们提出的人工智能芯片发展路线图。IBM 目前已经构建了由500 个该人造神经元组成的阵列,并让该阵列以模拟人类大脑的工作方式进行信号处理,未来有望从器件层面带来整个基础计算架构的颠覆性革命。

投资建议:IBM 相变人工神经元的横空出世有望从器件层面引领新一轮计算基础架构革命。芯片行业作为产业最上游,是人工智能时代的开路先锋,也是人工智能产业发展初期率先启动、弹性最大的行业。信息时代产生了英特尔这样的千亿市值芯片巨头,拥有更大应用市场的人工智能时代必将孕育出更多的“英特尔”。我们重点推荐已经在人工智能算法芯片化方向上开始前东方网力(合作方商汤科技自主研发深度学习核心芯片),科大讯飞、中科曙光(战略投资全球深度学习处理器芯片领军公司寒武纪),汉邦高科(与清华电子系合作布局人工智能核心算法的芯片化),和而泰(卡位智能家用设备控制器入口)。

此外,专用深度学习芯片和计算平台将大大提升人工智能算法运行效率,推动产业应用加速发展,继续重点推荐同花顺、思创医惠、科远股份、汉王科技等。此外,近期有多家公司进军图像识别或指纹识别等人工智能基础领域,我们也建议关注,包括神思电子、江南化工、远方光电、北部湾旅、奥飞娱乐、昆仑万维等。

风险提示:人工智能应用落地不及预期;芯片研发风险。

安信证券 胡又文 


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事件:美国当地时间8月3日,IBM苏黎世研究中心宣布制造出世界上首个人造纳米尺度随机相变神经元,可实现高速无监督学习,可用于制造高密度、低功耗的认知学习芯片。

意义重大,相变神经元开启AI纳米时代:本次IBM宣布制造出的相变神经元对于人工智能当前阶段的发展具有重要的意义,因为相变神经元具有传统材料制成的神经元无法匹敌的特性,对于人工智能的底层硬件具有显着的提升作用。我们总结了相变神经元最显着的特性有两点:1)相变神经元具有纳米级的尺寸,据报道,其尺寸达到90纳米,并且论文中表示未来有望达到14纳米。2)相变神经元拥有更接近生物神经元的工作模式,即随机性,这意味着在相同的输入信号下,多个相变神经元的输出会有轻微的不同,而这正是生物神经元的特性。此外,相变神经元还具备信号传输速度快、功耗低等优点。我们认为本次IBM相变神经元的发布具有里程碑式的意义,人类若想真正实现接近人脑的人工智能,首先要在生物体征上实现模拟和接近,本次纳米级的神经元可用于制造更接近人脑的高密度、低功耗芯片,为人工智能开启了纳米时代。

广义智能阶段有望提前到来:我们曾讨论过,按照人工智能的?智能?程度,可以将其分成狭义智能、广义智能、超级智能三个大的发展阶段,现阶段的图像与语音识别水平标志着人类已经基本实现狭义智能,正在向广义智能的阶段迈进。而根据外媒的报道,此次人工神经元的信号处理能力已经超过了?香农采样定理?规定的极限,这一突破标志着人类在认知计算应用中超密度集成神经形态技术,以及高效节能技术上的发展又向前迈进了重要的一步。根据我们的理解,用通俗一点的话解释就是:在保证低能耗的前提下,通过高密度集成本次变向神经元,可以实现类似人脑的极强的运算性能。因此我们认为,此事件标志着AI迈向广义智能的硬件基础已经具备,广义智能时代有望提前到来。

对AI的核心——数据和算法有提振作用:根据实现人工智能所需的探测、训练和匹配三大部分的划分,数据和算法是AI训练和匹配环节的核心。数据方面,目前仅有0.4%的全球数据得到了分析;算法方面,深度学习算法对于突破广义智能尚有难度,如果提升大数据的利用和算法的性能是人工智能发展的核心推动力。而硬件的性能作为基石,对于数据的应用能力和算法的性能会产生影响,在原先的条件下,算法的设计和开发、以及数据的处理效率无形中会受到硬件性能的限制,随着超过了“香农采样定理”规定极限的高性能人工神经元的诞生,算法的开发空间有望进一步扩大。

投资建议:我们建议从两个角度选择人工智能标的:1、数据能力;2、应用能力。重点推荐:“人工智能+安防”的东方网力;“人工智能+金融”的同花顺;“人工智能+医疗”的思创医惠;“人工智能+底层操作系统”的中科创达。建议关注:科大讯飞、佳都科技、长高集团、汉王科技。

风险提示:1)相变神经元的应用尚待实践检验;2)国内政策支持力度低于预期

? 招商证券 刘泽晶,周楷宁,宋兴未

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