AI設(shè)計芯片的能力超越人類？谷歌《自然》論文遭加州大學(xué)研究團(tuán)隊 “打臉”

極客網(wǎng)·極客觀察4月6日 谷歌員工在《自然》雜志發(fā)表的一篇研究論文指出，該公司開發(fā)的人工智能（AI）軟件能夠比人類更快更好地設(shè)計芯片。這一結(jié)論近日遭到加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）研究人員的質(zhì)疑和批評。

早在2021年6月，谷歌宣稱開發(fā)出基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的AI芯片設(shè)計系統(tǒng)，引發(fā)廣泛關(guān)注。當(dāng)時該公司聲稱，這一系統(tǒng)能夠自動生成優(yōu)化的微芯片平面布局圖，已經(jīng)用于谷歌自主研發(fā)的TPU芯片設(shè)計，并取得優(yōu)異表現(xiàn)。

AI設(shè)計芯片比人工更快更好？谷歌《自然》雜志論文遭質(zhì)疑

芯片的布局非常重要，因為它直接決定了性能。設(shè)計人員需要仔細(xì)地排列芯片中的電路塊，例如使信號和數(shù)據(jù)以理想的速率在這些區(qū)域之間傳輸。工程師通常會花費(fèi)數(shù)周或數(shù)月的時間來改進(jìn)他們的設(shè)計，試圖找到最佳配置，以開發(fā)出更加強(qiáng)大、節(jié)能、小巧的芯片。

此前，芯片布局通常由人工和自動化工具配合完成。谷歌的芯片團(tuán)隊試圖證明，其AI系統(tǒng)能夠做得比人類工程師更優(yōu)更快。

谷歌員工在《自然》雜志論文中寫道：“盡管進(jìn)行了50年的研究，芯片布局仍然無法實現(xiàn)自動化設(shè)計，物理設(shè)計工程師需要數(shù)月的艱苦努力才能制作出可制造的布局……而在不到6小時的時間里，我們的AI系統(tǒng)自動生成的芯片布局在所有關(guān)鍵指標(biāo)上都優(yōu)于或可與人類繪制的設(shè)計圖相媲美?！?/p>

這篇論文得到了電子設(shè)計自動化社區(qū)的關(guān)注，他們開始將機(jī)器學(xué)習(xí)算法整合到他們的軟件套件中。但UCSD的一個研究團(tuán)隊對谷歌關(guān)于AI模型在芯片布局方面優(yōu)于人類的說法提出了質(zhì)疑。

在UCSD計算機(jī)科學(xué)與工程教授Andrew Kahng（在谷歌論文的同行評審過程中，Kahn曾擔(dān)任《自然》雜志的審稿人）的帶領(lǐng)下，這個團(tuán)隊花費(fèi)幾個月的時間對谷歌在《自然》雜志上描述的平面規(guī)劃布局進(jìn)行逆向工程。他們最終發(fā)現(xiàn)，通過對谷歌原始代碼進(jìn)行的重新創(chuàng)造（在他們的研究中被稱為電路訓(xùn)練），谷歌的方法實際上比使用傳統(tǒng)工業(yè)方法和工具的人類工程師表現(xiàn)得更差。

是什么導(dǎo)致了這種差異呢？該團(tuán)隊指出，谷歌使用了Synopsys公司的EDA套件，創(chuàng)建了芯片邏輯門的起始布局，然后由谷歌的強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

谷歌在論文指出，在模型生成布局之后，使用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件工具和人工調(diào)整，主要是為了確保處理器能按預(yù)期工作，并最終完成制造。谷歌認(rèn)為，無論平面圖是由機(jī)器學(xué)習(xí)算法創(chuàng)建的，還是由人類工程師使用標(biāo)準(zhǔn)工具創(chuàng)建的，這都是必要的一步，因此這一AI模型值得稱贊，因為其優(yōu)化了最終產(chǎn)品。

然而，UCSD的研究團(tuán)隊表示，《自然》雜志的論文中并沒有提到EDA工具是事先用來準(zhǔn)備模型布局進(jìn)行改進(jìn)的。換句話說，Synopsys的這些工具可能給了AI模型一個足夠好的開端，以至于AI系統(tǒng)的真實能力受到質(zhì)疑。

該大學(xué)團(tuán)隊在談到使用Synopsys的套件來為模型構(gòu)建布局時寫道，“這一點在論文評審過程中并不明顯，《自然》雜志也沒有提到。我們進(jìn)行的實驗表明，擁有初始位置信息可以顯著提高電路訓(xùn)練(CT)的結(jié)果?！?/p>

《自然》雜志對谷歌論文展開調(diào)查，谷歌回應(yīng)UCSD質(zhì)疑

此后，一些學(xué)者敦促《自然》雜志根據(jù)UCSD的研究來審查谷歌的論文。在他們發(fā)給該雜志的電子郵件中，研究人員強(qiáng)調(diào)了Kahng教授及其同事提出的擔(dān)憂，并質(zhì)疑谷歌的論文是否具有誤導(dǎo)性。

德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校電氣工程高級講師Bill Swartz表示，《自然》雜志的論文讓很多研究人員蒙在鼓里，因為其研究結(jié)果采用了谷歌的專有TPU，因此無法驗證。

他說，“需要對使用Synopsy的軟件為谷歌的軟件進(jìn)行優(yōu)化這一合作進(jìn)行調(diào)查。我們都只想知道實際的算法，這樣就可以復(fù)制它。如果谷歌的說法是正確的，那么我們希望能夠?qū)崿F(xiàn)。如果谷歌這一結(jié)論是科學(xué)而客觀和話，那么其結(jié)果一定是真實和有效的。”

《自然》雜志表示，正在調(diào)查谷歌的這篇論文。該雜志一位發(fā)言人稱，“出于保密原因，我們不能評論個別案例的細(xì)節(jié)。然而，當(dāng)有人對雜志上發(fā)表的任何論文提出質(zhì)疑時，我們都會按照既定的流程仔細(xì)調(diào)查。這一過程包括與作者協(xié)商，并在適當(dāng)?shù)那闆r下尋求審稿人和其他外部專家的建議。一旦我們掌握了足夠的信息，我們就會做出最合適的回應(yīng)，讓讀者清楚地了解我們的調(diào)查結(jié)果。”

信息顯示，這并不是該雜志對谷歌這篇研究論文進(jìn)行的第一次調(diào)查。2022年3月，改論文更正了作者，還增加了谷歌一些開源CT代碼的鏈接，以供那些試圖遵循該研究方法的人員使用。

谷歌這篇論文的主要作者Azalia Mirhoseini和Anna Goldie說，UCSD研究團(tuán)隊的實驗并沒有準(zhǔn)確實現(xiàn)他們的方法。他們指出，Kahng教授的團(tuán)隊得到的結(jié)果并不理想，是因為他們根本沒有在任何數(shù)據(jù)上預(yù)先訓(xùn)練他們的模型。

兩人在一份聲明中說，“如果沒有從以前的經(jīng)驗中學(xué)習(xí)，基于學(xué)習(xí)的方法當(dāng)然會表現(xiàn)得更差。我們在測試用例之前采用20個電路塊進(jìn)行了預(yù)訓(xùn)練?！?/p>

他們還指出，Kahng教授的研究團(tuán)隊也沒有使用與谷歌相同的計算能力來訓(xùn)練他們的系統(tǒng)，這也可能削弱了其模型的性能。

Mirhosini和Goldie還表示，他們在《自然》雜志的論文中沒有明確描述使用EDA工具是因為無關(guān)大局不值得一提。他們說，“我們的研究主要關(guān)注從物理合成到集群電路塊的初始放置。在使用任何放置方法之前，必須進(jìn)行物理合成，這是芯片設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)做法?！?/p>

然而，UCSD的研究團(tuán)隊表示，他們沒有預(yù)先訓(xùn)練其模型，是因為他們無法訪問谷歌的專有數(shù)據(jù)。同時他們聲稱，他們?yōu)榇碎_發(fā)的軟件已經(jīng)得到了谷歌的另外兩名工程師的驗證，這兩名工程師也是《自然》雜志論文的共同作者。

谷歌論文在內(nèi)部引發(fā)爭議，被解雇員工稱其為了拿下合同

值得一提的是，谷歌在《自然》雜志上發(fā)表的這篇論文在該公司內(nèi)部也引發(fā)了爭議。

去年5月，谷歌AI研究員Satrajit Chatterjee自稱被公司無故解雇，原因是他批評了這篇研究論文，并對其結(jié)論提出了質(zhì)疑。解雇發(fā)生前，Chatterjee被谷歌告知不要發(fā)表批評這篇論文的文章。

谷歌的一些員工對他進(jìn)行了指責(zé)，聲稱他的批評行為太過分，例如他將這篇論文的嚴(yán)重性描述為“火車失事”。他也由于這種批評行為接受了谷歌人力資源部的調(diào)查。

Chatterjee隨后在加州圣克拉拉高級法院起訴谷歌，稱其被非法解雇。在Chatterjee被解雇之后，Mirhoseini和Goldie也在2022年年中離職。

Chatterjee上個月修改了對谷歌的訴狀，他的律師聲稱，谷歌正在考慮與“S公司”將其基于AI的平面圖生成軟件實現(xiàn)商業(yè)化，同時正與S公司談判一項據(jù)稱價值1.2億美元的云交易。Chatterjee聲稱，谷歌支持這篇論文主要是為了幫助說服S公司簽署這一重要的商業(yè)協(xié)議。

Chatterjee在給谷歌高層的一封電子郵件中寫道：“這篇論文在一定程度上是谷歌為了與S公司達(dá)成合作邁出的第一步。由于這項研究是在一筆潛在的大型云交易的背景下進(jìn)行的，當(dāng)我們的測試表明情況并非如此時，這表明谷歌擁有這一革命性的技術(shù)是不道德的?！边@封電子郵件作為訴訟的一部分已被披露。

他在法庭文件中指控谷歌夸大其研究結(jié)果，并故意向S公司隱瞞重要信息，以誘導(dǎo)其簽署云交易，實際上是通過這個存在問題的技術(shù)吸引S公司開展合作。

S公司在法庭文件中被描述為一家“電子設(shè)計自動化公司”。知情人士表示，S公司其實指的就是Synopsys。但Synopsys和谷歌均拒絕為此置評。

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