5種最有前景的AI硬體技術

自 2022 年底以來，人工智慧 (AI)取得了重大進展。日益複雜的基於 AI 的軟體應用程式透過提供創新的解決方案正在為各個行業帶來革命性的變化。從無縫的客戶服務聊天機器人到令人驚嘆的影像產生器，人工智慧正在增強我們的日常體驗。然而，在幕後，人工智慧硬體在驅動這些智慧系統方面發揮關鍵作用。

什麼是AI硬體？

人工智慧硬體是指旨在高效執行人工智慧相關任務的專用電腦硬體。這包括可提供更快處理速度和節能的特定晶片和積體電路。此外，它們還提供了有效實施人工智慧演算法和模型所需的基礎設施。

人工智慧硬體在機器學習中的作用非常重要，因為它支援深度學習模型複雜程式的執行。此外，與中央處理單元（CPU）等傳統電腦硬體相比，人工智慧硬體可以加速許多流程，顯著減少訓練和執行演算法所需的時間和成本。

此外，隨著人工智慧和機器學習模型的日益普及，對加速解決方案的需求也不斷增加。因此，像全球領先的 GPU 製造商 Nvidia 這樣的公司都出現了顯著的成長。2023年6月，《華盛頓郵報》報道稱，英偉達市值已突破1兆美元，超過了特斯拉和Meta的市值。英偉達的成功凸顯了人工智慧硬體在當今技術領域的重要性。

1.邊緣運算晶片

如果您熟悉邊緣運算，那麼您可能對邊緣運算晶片有一定的了解。這些專用處理器專門設計用於在網路邊緣運行人工智慧模型。借助邊緣運算晶片，使用者可以直接在資料來源處理資料並執行關鍵分析，無需將資料傳輸到集中式系統。

邊緣運算晶片的應用多種多樣，包括在自動駕駛汽車、臉部辨識系統、智慧相機、無人機、行動醫療設備和其他即時決策情況下的實用性。

邊緣運算晶片的優勢是巨大的。首先，它們透過處理接近來源的資料來顯著減少延遲，從而增強人工智慧生態系統的整體效能。此外，邊緣運算透過最大限度地減少需要傳輸到雲端的資料量來提高安全性。

以下是邊緣運算晶片領域一些領先的人工智慧硬體製造商：

• 傑森澤維爾 NX
• AMD EPYC（霄龍）嵌入式 3000 系列
• 傑特森納米
• ARM Cortex-M55
• ARM 精神-U55

2. 量子硬體

有些人可能會問：「什麼是量子計算，它是真的嗎？」。量子計算確實是一種先進的計算系統，其工作原理是量子力學。經典計算機使用比特，而量子計算使用量子比特（qubit）來執行計算。這些量子位元使量子運算系統能夠更有效地處理大型資料集，使其非常適合人工智慧、機器學習和深度學習模型。

量子硬體的應用有可能徹底改變人工智慧演算法。例如，在尋找新的治療化合物的過程中，量子硬體可以模擬分子的行為，幫助研究人員準確地識別新藥。同樣，在材料科學中，它可以為氣候變遷預測做出貢獻。金融部門可以透過開發價格預測工具從量子硬體中受益。

以下是量子運算對人工智慧的顯著優勢：

• 速度：量子電腦比傳統電腦快得多，能夠在幾秒鐘內解決需要數十億年的複雜問題。
• 準確：量子運算允許在更短的時間內使用大量資料訓練人工智慧模型，從而提高預測和分析的準確性。
• 創新：量子運算硬體開啟了市場新發展和突破的可能性，釋放了以前無法達到的運算能力。

3.專用積體電路（ASIC）

專用積體電路 (ASIC) 專為影像處理和語音辨識等目標任務而設計（儘管您可能透過加密貨幣挖礦聽說過 ASIC）。他們的目的是加速人工智慧流程以滿足特定的業務需求，提供高效的基礎設施來提高生態系統的整體速度。

與傳統的中央處理單元 (CPU) 或圖形處理單元 (GPU) 相比，ASIC 具有成本效益。這是由於它們卓越的能源效率和任務性能，超越了 CPU 和 GPU。因此，ASIC 促進了跨不同應用的人工智慧演算法。

這些積體電路可以處理大量數據，使其成為訓練人工智慧模型的有用工具。它們的應用涵蓋許多不同的領域，包括文字和語音資料的自然語言處理。此外，它們也簡化了複雜機器學習機制的實作。

4. 模擬人腦的硬體

大腦模擬硬體代表了電腦硬體技術的重大進步，旨在模仿人腦的工作原理。這種創新的硬體模擬人類神經系統並應用神經網路基礎設施，以自下而上的方式運作。此網路由互連的處理器（稱為神經元）組成。

與依序處理資料的傳統電腦硬體相比，人腦模擬硬體在平行處理方面表現出色。這種並行處理能力允許網路同時執行多個任務，從而提高速度和能源效率。

此外，模擬人腦的硬體還具有許多其他有吸引力的優勢。它可以使用大量資料集進行訓練，使其適用於各種應用，包括影像偵測、語音辨識和自然語言處理。此外，人腦模擬硬體的準確性非常高，因為它可以從大量數據中快速學習。

以下是一些最著名的大腦模擬計算應用：

• 自動駕駛車輛可以利用此類硬體來增強其感知和解釋周圍環境的能力。
• 在醫學診斷中，人腦模擬硬體可以貢獻影像檢測功能，支援疾病辨識。
• 各種物聯網設備可以利用物聯網硬體來收集和分析數據，從而實現有效的數據處理和決策。

5.現場可程式閘陣列（FPGA）

現場可程式閘陣列 (FPGA) 是一種先進的積體電路，可為 AI 軟體實施提供寶貴的優勢。這些專用晶片可以進行客製化和編程，以滿足人工智慧生態系統的特定要求，因此被稱為「現場可編程」。

FPGA 由互連且可程式化的可設定邏輯區塊 (CLB) 組成。這種固有的靈活性使其能夠在人工智慧領域中廣泛的應用。此外，這些晶片可以編程來處理不同複雜程度的操作，從而適應系統的特定需求。

FPGA 的運作方式類似於唯讀記憶體晶片，但具有更高的閘容量，因此具有可重新編程的優勢。這意味著它們可以多次編程，從而可以根據需求的變化進行調整和擴展。此外，FPGA 比傳統電腦硬體更有效率，為 AI 應用提供強大且經濟高效的架構。

除了效能和客製化優勢之外，FPGA 還提供先進的安全措施。它們完整的架構確保了強大的保護，使它們能夠可靠地進行安全的人工智慧部署。

AI硬體的未來是什麼？

人工智慧硬體正處於變革性進步的風口浪尖。不斷成長的人工智慧應用需要專門的系統來滿足運算需求。處理器、加速器和類腦晶片的創新優先考慮效率、速度、能源效率和平行運算。將人工智慧硬體整合到邊緣運算和物聯網設備中可以實現設備上處理、減少延遲並增強隱私性。量子運算和人腦模擬技術的融合釋放了指數能力和類人學習能力的潛力。

人工智慧硬體的未來有望帶來強大、高效和專業的運算系統，這將徹底改變產業並重塑我們與智慧技術的互動。