上周，數(shù)以百計(jì)的工程師齊聚舊金山。

在這個(gè)靠近硅谷灣區(qū)的明星城市，美國(guó)首次“電子復(fù)興計(jì)劃”峰會(huì)（ERI Summit）拉開(kāi)帷幕。

峰會(huì)的組織者，是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA。大會(huì)演講者，包括今年的圖靈獎(jiǎng)得主、Google母公司Alphabet的董事會(huì)主席、前任斯坦福校長(zhǎng)John Hennessy等多位高科技公司的掌門(mén)人和學(xué)界領(lǐng)袖。

在這場(chǎng)為期三天的大會(huì)上，討論的議題包括下一代人工智能的硬件，如何應(yīng)對(duì)摩爾定律的終結(jié)，材料與集成等等。

但大會(huì)的詳細(xì)討論，在網(wǎng)上披露甚少。

不過(guò)，至少有一個(gè)信息，明確的傳達(dá)了出來(lái)。就在這次的大會(huì)上，美國(guó)的電子復(fù)興五年計(jì)劃，選出了第一批入圍扶持項(xiàng)目。

追蹤入圍項(xiàng)目詳情

然而，這些項(xiàng)目并沒(méi)有完整的公布出來(lái)。經(jīng)過(guò)一番努力，量子位終于在海量信息中，整理出一個(gè)較為完整的答案。

這些項(xiàng)目共分成三組，共計(jì)六個(gè)類(lèi)別。

有兩類(lèi)項(xiàng)目與設(shè)計(jì)相關(guān)：電子裝置的智能設(shè)計(jì)（IDEA），一流的開(kāi)源硬件（POSH）。

IDEA

IDEA旨在創(chuàng)建一個(gè)“無(wú)需人工參與”（no human in the loop）的芯片布局規(guī)劃（layout）生成器，讓沒(méi)什么專(zhuān)業(yè)知識(shí)的用戶也能在一天內(nèi)完成硬件設(shè)計(jì)。

而DARPA的愿景，是最終讓機(jī)器取代人類(lèi)進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)。

這個(gè)領(lǐng)域最大的撥款（2410萬(wàn)美元，約合1.65億元）給予Cadence公司David White領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目（還有英偉達(dá)等合作伙伴）?！斑@個(gè)計(jì)劃將為我們的模擬、數(shù)字、驗(yàn)證、封裝和PCB EDA技術(shù)奠定基礎(chǔ)”，Cadence公司表示。

PCB EDA指的是印刷電路的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。

據(jù)Cadence高級(jí)副總裁Tom Beckley介紹，他們的EDA平臺(tái)Virtuoso已經(jīng)包含機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，有大約30位工程師正從事這方面研究，而IDEA的支持能讓更多機(jī)器學(xué)習(xí)工程師加入其中。

IDEA的全部入圍名單如下：

機(jī)構(gòu)	負(fù)責(zé)人	資金（美元）
Cadence	David White	2410萬(wàn)
加州大學(xué)圣迭戈分校	Andrew Kahng	1130萬(wàn)
加州大學(xué)伯克利分校	Jonathan Bachrach	870萬(wàn)
密歇根大學(xué)	David Wentloff	640萬(wàn)
明尼蘇達(dá)大學(xué)	Sachin Apatnekar	530萬(wàn)
普林斯頓大學(xué)	David Wentzlaff	280萬(wàn)
UIUC	Martin Wong	170萬(wàn)
德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校	Nan Sun	170萬(wàn)
普渡大學(xué)	Dan Jiao	130萬(wàn)
耶魯大學(xué)	Rajit Manohar	120萬(wàn)
猶它大學(xué)	Pierre-Emmanuel Gaillardon	100萬(wàn)

以上。項(xiàng)目詳情DARPA沒(méi)有公布。不過(guò)也有一些信息具備參考價(jià)值。

去年的EDPS 2017（電子設(shè)計(jì)過(guò)程研討會(huì)）上，David White講述了Cadence旗下Virtuoso平臺(tái)的相關(guān)進(jìn)展。他主要提及了EDA領(lǐng)域面臨的現(xiàn)狀，以及如何使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)等等相關(guān)情況。

David White的PPT傳送門(mén)在此：http://edpsieee.ieeesiliconvalley.org/EDP2017/Papers/4_David_White.pdf

這個(gè)方向也和DARPA的需求一致。

此外，前面提過(guò)英偉達(dá)也參與了這個(gè)項(xiàng)目。據(jù)透露，英偉達(dá)正在開(kāi)發(fā)中的最新技術(shù)，也將用于這個(gè)研究之中。英偉達(dá)的研究，其實(shí)是在DARPA“更快速實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)”（CRAFT）計(jì)劃之中。

POSH

POSH旨在將開(kāi)源的文化和能力，帶入硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域。官方解釋說(shuō)：“為了讓定制化、高性能的SoC系統(tǒng)更加普及，POSH計(jì)劃需求開(kāi)發(fā)可持續(xù)的開(kāi)源IP生態(tài)，以及相應(yīng)的驗(yàn)證工具?！?

DARPA希望在POSH計(jì)劃的支持下，能夠創(chuàng)建一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的基礎(chǔ)架構(gòu)，每一個(gè)新的設(shè)計(jì)無(wú)需從零開(kāi)始，而且要為基于開(kāi)源檢查的用戶提供更深層次保證。

簡(jiǎn)單講就是一句話，用開(kāi)源的方式，實(shí)現(xiàn)超復(fù)雜SoC的低成本設(shè)計(jì)。

POSH的獲資助入圍名單如下：

機(jī)構(gòu)	負(fù)責(zé)人	資金（美元）
桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室	Eric Keiter	690萬(wàn)
Synopsys	Alex Rabinovitch	610萬(wàn)
南加州大學(xué)	Tony Levi	600萬(wàn)
斯坦福大學(xué)和SiFive	Clark Barrett	590萬(wàn)
北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校	Michael Taylor	270萬(wàn)
華盛頓大學(xué)	Richard C.J. Shi	250萬(wàn)
普林斯頓大學(xué)	David Wentzlaff	180萬(wàn)
賽靈思	Edgar Inglesias	120萬(wàn)
猶他大學(xué)	Pierre-Emmanuel Gaillardon	90萬(wàn)
布朗大學(xué)	Sherief Reda	60萬(wàn)
LeWiz通信	Chinh Le	60萬(wàn)

通過(guò)上述列表可見(jiàn)，來(lái)自桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Eric Keiter，獲得了最多的資金支持（690萬(wàn)美元，4715萬(wàn)元人民幣）。

Eric Keiter幾年前領(lǐng)銜研發(fā)了Xyce，這是一個(gè)開(kāi)源的SPICE（仿真電路模擬器）引擎。Xyce能夠通過(guò)大規(guī)模并行計(jì)算平臺(tái)，解決特大電路問(wèn)題，能在常見(jiàn)的桌面平臺(tái)和Unix等平臺(tái)上運(yùn)行。

除了模擬電子仿真之外，Xyce還可用于研究其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)等等。當(dāng)然Xyce是開(kāi)源的，傳送門(mén)在此：

https://xyce.sandia.gov/

與架構(gòu)相關(guān)也是兩個(gè)計(jì)劃：軟件定義的硬件（SDH）和特定域片上系統(tǒng)（DSSoC）。

SDH

這個(gè)計(jì)劃的目標(biāo)，是構(gòu)建運(yùn)行時(shí)可基于所處理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)重新配置的軟件和硬件。

DARPA對(duì)這種軟件+硬件的期望不低，是要在數(shù)據(jù)密集型算法上，性能媲美ASIC，又不能犧牲多功能性和可編程性。

當(dāng)然，更不能像ASIC那樣，為每一種應(yīng)用開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的電路。

DARPA想借這個(gè)計(jì)劃，讓美國(guó)國(guó)防部廣泛使用機(jī)器學(xué)習(xí)和里AI來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性后勤工作，支持決策、情報(bào)、監(jiān)控和偵查等功能。

這一領(lǐng)域的資金，最大一筆2270萬(wàn)美元（約合人民幣1.55億元）撥給了英偉達(dá)。英偉達(dá)說(shuō)，他們計(jì)劃在項(xiàng)目期間通過(guò)硬件和軟件原型來(lái)展示創(chuàng)新的技術(shù)。

△ Stephen Keckler

合同為期4年，團(tuán)隊(duì)由分管架構(gòu)研究的英偉達(dá)副總裁Stephen Keckler負(fù)責(zé)，成員除了英偉達(dá)員工之外，還有來(lái)自MIT、伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）加州大學(xué)戴維斯分校的研究者們。

Keckler也是德克薩斯奧斯汀大學(xué)教授，他的研究領(lǐng)域包括并行計(jì)算架構(gòu)、高性能計(jì)算、高能效架構(gòu)、嵌入式計(jì)算等等。

關(guān)于英偉達(dá)具體要怎樣造出性能媲美ASIC又多功能、可編程的芯片，并沒(méi)有太多的介紹。不過(guò)這個(gè)項(xiàng)目的成果，受益者不止DARPA一家。

Keckler說(shuō)：“通過(guò)這個(gè)ERI項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的技術(shù)，會(huì)對(duì)電子計(jì)算設(shè)備的未來(lái)，和英偉達(dá)的未來(lái)產(chǎn)品有潛在影響?！?

入選SDH的有9個(gè)團(tuán)隊(duì)：

機(jī)構(gòu)	負(fù)責(zé)人	資金（美元）
英偉達(dá)	Stephen Keckler	2270萬(wàn)
華盛頓大學(xué)	Michael Bedford Taylor	900萬(wàn)
密歇根大學(xué)	Ron Dreslinski	900萬(wàn)
斯坦福大學(xué)	Kunle Olukotun	800萬(wàn)
普林斯頓大學(xué)	Margaret Martonosi	580萬(wàn)
系統(tǒng)與技術(shù)研究所（STR）	Brad Gaynor	550萬(wàn)
英特爾	Joshua Fryman	450萬(wàn)
喬治亞理工學(xué)院	Vivek Sarkar	450萬(wàn)
高通	Shekhar Borkar	200萬(wàn)

DSSoC

這個(gè)計(jì)劃的總體目標(biāo)，是開(kāi)發(fā)一個(gè)可編程框架，用來(lái)快速開(kāi)發(fā)多用途的片上系統(tǒng)（SoC）。這個(gè)框架，要讓SoC設(shè)計(jì)者更容易針對(duì)特定領(lǐng)域的問(wèn)題，將通用處理器、專(zhuān)用處理器、硬件加速器、內(nèi)存、輸入/輸出（I/O）等內(nèi)核結(jié)合、搭配起來(lái)。

DARPA說(shuō)，這一領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)會(huì)從軟件定義的無(wú)線電入手進(jìn)行探索，幫國(guó)防部構(gòu)建靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、可管理、能對(duì)抗復(fù)雜信號(hào)環(huán)境的無(wú)線電系統(tǒng)。

DSSoC最高的一筆資金是1740萬(wàn)美元（約合人民幣1.19億元），撥給了亞利桑那州立大學(xué)副教授Daniel Bliss。

△ Daniel Bliss

在這個(gè)項(xiàng)目中，Bliss負(fù)責(zé)的部分叫做專(zhuān)注于領(lǐng)域的高級(jí)軟件重新配置異構(gòu)（Domain-Focused Advanced Software-Reconfiguration Heterogeneous，DASH）。

亞利桑那州立大學(xué)介紹說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目，與Bliss在學(xué)校里負(fù)責(zé)的無(wú)線信息系統(tǒng)和計(jì)算架構(gòu)（WISCA）實(shí)驗(yàn)室有著一致的目標(biāo)，都是構(gòu)建一個(gè)新框架，來(lái)推進(jìn)高性能、嵌入式、異構(gòu)的下一代處理器的開(kāi)發(fā)。

團(tuán)隊(duì)里除了亞利桑那州立大學(xué)的成員之外，還有卡耐基梅隆大學(xué)（CMU）、密歇根大學(xué)的學(xué)者，他們還會(huì)和ARM、EpiSys Sciences、通用動(dòng)力等公司合作。

Bliss說(shuō)，他們會(huì)理解如何構(gòu)造這種新型芯片，開(kāi)發(fā)出構(gòu)造這類(lèi)芯片的工具，還會(huì)提供為這類(lèi)芯片編程讓它運(yùn)行多種應(yīng)用的軟件和分析工具，包括在芯片內(nèi)實(shí)時(shí)運(yùn)行的工具。

另外，他們還計(jì)劃在芯片中嵌入機(jī)器學(xué)習(xí)功能，讓芯片能自己學(xué)習(xí)。

緊隨其后的是一筆1470萬(wàn)美元的資金，撥給了IBM，由沃森研究中心的Pradip Bose負(fù)責(zé)。

DSSoC全部入選項(xiàng)目如下：

機(jī)構(gòu)	負(fù)責(zé)人	資金（美元）
亞利桑那州立大學(xué)	Daniel Bliss	1740萬(wàn)
IBM	Pradip Bose	1470萬(wàn)
斯坦福大學(xué)	Mark Horowitz	640萬(wàn)
橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室	Dr. Jeffrey Vetter	600萬(wàn)

在材料和集成領(lǐng)域，也有兩個(gè)計(jì)劃：?jiǎn)纹S片上系統(tǒng)（3DSoC）；新計(jì)算所需基礎(chǔ)（FRANC）。

3DSoC

所謂3DSoC，就是在CMOS基礎(chǔ)上增加多層互連電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)50倍的功率計(jì)算時(shí)間提升以及降低功耗。

這個(gè)計(jì)劃入圍的團(tuán)隊(duì)最少，只有兩個(gè)。

機(jī)構(gòu)	負(fù)責(zé)人	資金（美元）
麻省理工學(xué)院	Max Shulaker	6100萬(wàn)
佐治亞理工學(xué)院	Sung Kyu Lim	310萬(wàn)

去年7月，Max Shulaker團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表文章，提出變革性的納米系統(tǒng)新理念，把計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)垂直集成在一個(gè)芯片之上。

與傳統(tǒng)集成電路結(jié)構(gòu)不同，這種分層式制備實(shí)現(xiàn)了在層間計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸入和輸出（如傳感）等功能結(jié)構(gòu)?？梢栽谝幻雰?nèi)捕捉大量數(shù)據(jù)，并在單一芯片上直接存儲(chǔ)，原位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲得與信息的快速處理。

這個(gè)研究的題目是Three-dimensional integration of nanotechnologies for computing and data storage on a single chip，傳送門(mén)在此：

https://www.nature.com/articles/nature22994

更早之前，Max Shulaker團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出全球首臺(tái)碳納米晶體管計(jì)算機(jī)。

FRANC

FRANC專(zhuān)注于在存儲(chǔ)器中使用新的非易失性設(shè)備。這個(gè)計(jì)劃尋求利用新的材料和器件，帶來(lái)10倍的性能提升。

DARPA認(rèn)為這些新進(jìn)步，能夠讓以內(nèi)存為中心的計(jì)算架構(gòu)，克服當(dāng)前馮·諾依曼架構(gòu)中出現(xiàn)的內(nèi)存瓶頸。

“現(xiàn)在架構(gòu)中，移動(dòng)數(shù)據(jù)的時(shí)間，比處理的時(shí)間還長(zhǎng)”，DARPA還通過(guò)LSTM、ResNet-152、Alex Net等案例說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。

共有6個(gè)項(xiàng)目入選FRANC：

機(jī)構(gòu)	團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)	資助（萬(wàn)美元
UIUC	Naresh Shanbhag	8.3
Applied Materials	David Thompson	6.7
HRL實(shí)驗(yàn)室