Eine Gruppe chinesischer Wissenschaftler hat veröffentlicht (PDF) ein Artikel mit dem Titel „Die Grenzen des Maschinendesigns überschreiten: Automatisiertes CPU-Design mit KI.“ Das Papier beschreibt detailliert die Arbeit der Forscher beim Entwurf einer neuen RISC-V-CPU im industriellen Maßstab in weniger als 5 Stunden. Es wird behauptet, dass diese KI-automatisierte Leistung etwa 1000-mal schneller war, als ein menschliches Team ein vergleichbares CPU-Design hätte fertigstellen können. Einige mögen sich jedoch darüber lustig machen, dass die resultierende KI-entworfene CPU in etwa auf dem Niveau eines i486 liegt.
Ziel des chinesischen Forschungsteams war es, die Frage zu beantworten, ob Maschinen wie Menschen Chips entwerfen können. Frühere KI-Designs waren nach Einschätzung des Teams relativ klein oder in ihrem Umfang begrenzt. Um die Grenzen des KI-Designs zu testen, dachten die Forscher, sie würden versuchen, eine KI dazu zu bringen, automatisch eine RISC-V-CPU zu entwerfen.
Projekte wie dieses beginnen normalerweise mit einer Phase des maschinellen Lernens. Das Training bestand aus der Beobachtung einer Reihe von CPU-Eingaben und -Ausgaben. Die Wissenschaftler erstellten aus dieser Ein-/Ausgabe ein binäres Spekulationsdiagramm (BSD) und nutzten Prinzipien der Monte-Carlo-basierten Erweiterung und boolescher Funktionen, um die Genauigkeit und Effizienz des KI-basierten CPU-Designs zu verbessern. So sei das CPU-Design „nur aus externen Input-Output-Beobachtungen statt aus formalem Programmcode entstanden“, erklären die Wissenschaftler. Es verfügte außerdem über eine beeindruckende Genauigkeit von 99,99999999999 %.
Mithilfe des oben beschriebenen Prozesses wurde ein automatisiertes KI-Design einer CPU erstellt. Die getapte RISC-V32IA-Befehlssatz-CPU wurde in 65 nm hergestellt und konnte mit bis zu 300 MHz laufen. Durch die Ausführung des Betriebssystems Linux (Kernel 5.15) und SPEC CINT 2000 auf der KI-generierten CPU wurde die Funktionalität validiert. In Drystone-Benchmarks schnitt die KI-generierte CPU auf Augenhöhe mit einem i486 ab. Interessanterweise scheint es im gleichen Test etwas schneller zu sein als ein Acorn Archimedes A3010.
Auch wenn einige von der Leistung der KI-generierten CPU unbeeindruckt sein mögen, scheinen die Wissenschaftler auch ziemlich stolz darauf zu sein, dass ihr generiertes BSD „das“ entdeckt hat von Neumann-Architektur von Grund auf neu.”
Der Aufbau einer neuen RISC-V-CPU von Grund auf mithilfe von KI ist nicht nur von akademischem Interesse oder von potenziellem Nutzen für die Herstellung neuer CPUs von Grund auf. Den Forschern zufolge könnte KI genutzt werden, um die Design- und Optimierungszyklen in der bestehenden Halbleiterindustrie deutlich zu verkürzen. Darüber hinaus denken die Wissenschaftler in ihrer Schlussfolgerung sogar darüber nach, ob diese Forschung weitergeführt werden könnte, um die Grundlage für eine sich selbst entwickelnde Maschine zu schaffen.
Dies ist keineswegs unsere erste Geschichte über den Einsatz von KI zur Weiterentwicklung von Computerprozessordesigns. Im März berichteten wir darüber, dass Nvidia KI zur Optimierung von Chipdesigns einsetzt, insbesondere bei der Grundrissplanung. Außerdem berichteten wir im Mai über Synopsys und prahlten damit, dass seine DSO.ai-Software in über 200 Chipdesigns von Kunden verwendet worden sei.