强化学习
什么是强化学习？
强化学习 (RL) 是一种功能强大的机器学习 (ML) 方法，近年来在各行各业中得到越来越广泛的应用。这是一种基于反馈的方法，让人工智能 (AI) 驱动的系统（称为 agent，代理）通过反复迭代来学习如何在环境中完成任务。当需要实时决策、缩短周转时间、降低功耗和提高性能时，RL 可以充当得力助手。RL 是人工智能技术的一个子集，在各行各业中的应用越来越普遍，其中包括电子设计自动化 (EDA)。
EDA 中的 RL 可助力设计复杂的电子电路和系统，此类设计通常要进行多次迭代，并且需要不断优化；我们可对代理进行训练，使它能够参照 RL 算法获得的最佳结果，根据要求做出决策。然后，代理可以应用这些知识优化设计过程，提高电路或系统的整体性能。通过这种方式，我们可以借助 RL 探索更多的设计权衡，减少所需的迭代，并降低总体成本，提升生产力。
RL 在 EDA 中的重要应用之一是优化功耗。功耗最小化是电子系统设计中的一个关键目标。RL 可以训练代理，通过调整设计参数来优化电路的功耗。另一个应用是印刷电路板 (PCB) 上器件的布局布线 (P&R)。P&R 任务包括为每个器件找到最佳摆放位置，并在每个器件之间布线，将它们连接起来，而这可能是一项复杂的任务。利用 RL，我们可以训练代理，以优化布局布线过程。
强化学习的工作原理是什么？
RL 是机器学习的一种热门形式，它遵循与人类学习类似的随机过程，包括获取信息、处理信息、尝试信息，以及接收反馈以改进信息。RL 用于优化、控制和监控工作流程，并且具有一流的准确性和效率。事实上，RL 甚至可以用于芯片设计，通过多种版图设计来实现最佳的 PPA 配置。
通过强化学习训练代理的一般工作流程包括以下步骤：
提出问题。
创建环境。
定义奖励。
创建代理：策略和学习算法。
训练和验证代理：设置训练选项并训练代理，使其能够调整策略，这一点非常重要。训练结束后，通过模拟代理和环境来评估代理的性能。
部署策略：完成对代理的训练后，就可以部署最佳策略。
EDA 中的强化学习
RL 是一种先进的技术，可以用于芯片设计。它由多个芯片版图设计组成，旨在共同实现最优的性能、功耗和面积 (PPA) 配置。根据电子设计师输入的参数，RL 会生成版图。这些参数用于减少走线长度、管理拥塞和密度、实现功耗和优化面积最小化。通过持续强化，RL 系统将不断改进，自动提供更好的设计。
在芯片设计中使用强化学习的好处
强化学习已经成功训练出各种自主代理，用于不同的应用，涉及的属性包括输入/输出系统、大数据、奖励系统、人工智能环境以及训练和推理模式。EDA 问题也具有这些属性，这也是在整个设计过程中使用 RL 的原因之一。它可以带来诸多好处，例如：
节省时间，降低功耗
加快开发速度，更快地运行芯片
提高生产力
更快向市场推出高质量、低成本的芯片
强化学习与 Cadence
超大规模计算、自动驾驶、通信和工业物联网等技术正在推动半导体行业的发展。数据爆炸和 AI 计算需求是计算软件融合的主要驱动力。Cadence 正在引领智能系统设计领域的计算软件融合，其中包括 EDA、系统设计和人工智能的集成。Cadence 工具以计算工程为基础，助力客户在多个系统领域对系统、硬件和软件进行协同优化。Cadence 提供的工具支持在芯片设计过程中使用 RL 技术，包括以下几种：
Cadence Joint Enterprise Data and Analytics (JedAI) Platform 是一个生成式 AI 企业级数据分析环境。Cadence JedAI 平台可利用设计、验证和实现阶段产生的大量数据。它提供了一个 AI 算法库，其中也包括强化学习算法，可供 Cadence JedAI 应用程序使用。
Cadence Cerebrus Intelligent Chip Explorer 是一款用于芯片实现的 Cadence JedAI 应用程序，可实时进行数据采样，从而在流程执行过程中做出优化决策。它利用 RL 自动优化整个流程，以实现 PPA 目标。Cadence Cerebrus 机器学习模型可用作未来设计流程优化的起点，以便在不同的项目中轻松重复使用设计数据，从而节省大量计算时间，更快地改善 PPA 结果。
Cadence Allegro X AI 是一项革命性的系统设计技术，可以自动完成中小型 PCB 的 layout 设计。Allegro X AI 则更进一步，利用云计算的强大性能实现了四项关键任务的自动化：元件摆放、功率器件创建、信号布线和分析。其效果非常显著——借助 Allegro X AI，过去需要数天的 layout 设计任务现在只需数小时即可完成，生成 layout 的时间缩短了 10 倍以上，可以称之为颠覆性的突破。如果您正在寻找决定成败的 PCB layout 解决方案，Allegro X AI 将是您的不二之选！
Cadence Optimality Intelligent System Explorer 是优化电子系统的终极解决方案。如今的世界瞬息万变，传统的优化方法根本无法适应日益复杂的电子设计。这就是 Optimality Explorer 的用武之地——它采用先进的 AI 技术，您无需反复进行设计、测试和改进，就能获得最佳性能。
Cadence Virtuoso Studio 是一款 Cadence JedAI 应用程序，用于模拟和定制设计流程。该解决方案得到了晶圆代工厂的支持，可轻松完成原理图和版图工艺迁移。Cadence Virtuoso ADE Suite 内的工具可在迁移后快速让设计找回重心，并进行设计验证，确保客户在紧张的工期下顺利将产品推向市场。
Cadence Verisium AI-Driven Verification Platform 是用于系统调试和验证的 Cadence JedAI 应用程序，可帮助设计人员优化验证工作量、提高覆盖率并加快错误根源分析。
如需了解更多信息， 请访问：
https://www.cadence.com/zh_CN/home/ai/overview.html