This paper presents CBM-Dual, the first silicon-proven digital chaotic dynamics processor (CDP) supporting both simulated annealing (SA) and reservoir computing (RC). CBM-Dual enables real-time decision-making and lightweight adaptation for autonomous Edge AI, employing the largest-scale fully connected 1024-neuron chaotic Boltzmann machine (CBM). To address the high computational and area costs of digital CDPs, we propose: 1) a CBM-specific scheduler that exploits an inherently low neuron flip rate to reduce multiply-accumulate operations by 99%, and 2) an efficient multiply splitting scheme that reduces the area by 59%. Fabricated in 65nm (12mm$^2$), CBM-Dual achieves simultaneous heterogeneous task execution and state-of-the-art energy efficiency, delivering $\times$25-54 and $\times$4.5 improvements in the SA and RC fields, respectively.


翻译:本文介绍了CBM-Dual——首款经过硅验证、同时支持模拟退火(SA)与储层计算(RC)的数字混沌动力学处理器(CDP)。CBM-Dual通过采用最大规模的1024神经元全连接混沌玻尔兹曼机(CBM),实现了面向自主边缘AI的实时决策与轻量化自适应。为应对数字CDP的高计算与面积成本,我们提出:1)一种面向CBM的调度器,利用其固有的低神经元翻转率,将乘加运算量降低99%;2)一种高效乘法拆分方案,使面积减少59%。该芯片采用65纳米工艺制造(芯片面积12mm$^2$),实现了异构任务的并行执行,并达到当前最优能效,在SA和RC领域分别提升25-54倍与4.5倍性能。

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