我國科學(xué)家在新型計算架構(gòu)上取得重大突破,北京大學(xué)人工智能研究院孫仲團(tuán)隊與集成電路學(xué)院研究團(tuán)隊合作,成功研制出基于阻變存儲器的高精度、可擴(kuò)展模擬矩陣計算芯片。該芯片首次將模擬計算的精度提升至24位定點(diǎn)精度,在求解大規(guī)模MIMO信號檢測等關(guān)鍵科學(xué)問題時,計算吞吐量與能效較當(dāng)前頂級數(shù)字處理器提升百倍至千倍。這一成果標(biāo)志著我國在后摩爾時代計算范式變革中取得重大進(jìn)展,為應(yīng)對人工智能與6G通信等領(lǐng)域的算力挑戰(zhàn)開辟了新路徑,相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·電子學(xué)》。
孫仲表示,模擬計算是早期計算機(jī)的核心技術(shù),通過物理定律直接運(yùn)算,具有高并行、低延時、低功耗的優(yōu)勢。然而,由于傳統(tǒng)模擬計算精度低、難擴(kuò)展,逐漸被高精度、可編程的數(shù)字計算取代。如何讓模擬計算兼具高精度與可擴(kuò)展性,成為困擾全球科學(xué)界的難題。數(shù)字計算雖精度高,但存在馮·諾依曼架構(gòu)的“內(nèi)存墻”問題,已成為人工智能、科學(xué)計算和6G通信發(fā)展的瓶頸。
面對這一挑戰(zhàn),研究團(tuán)隊選擇了一條融合創(chuàng)新的道路,通過新型信息器件、原創(chuàng)電路和經(jīng)典算法的協(xié)同設(shè)計,首次實(shí)現(xiàn)了在精度上可與數(shù)字計算媲美的模擬計算系統(tǒng),將傳統(tǒng)模擬計算的精度提升了五個數(shù)量級。團(tuán)隊還提出了塊矩陣模擬計算方法,像拼圖一樣將大問題分解到多個芯片上協(xié)同解決,成功突破了模擬計算的規(guī)模限制,實(shí)驗實(shí)現(xiàn)了16×16矩陣方程的求解。
通過嚴(yán)格的實(shí)驗測試和基準(zhǔn)對比,該技術(shù)展現(xiàn)出卓越性能。在求解32×32矩陣求逆問題時,該方案算力已超越高端GPU的單核。當(dāng)問題規(guī)模擴(kuò)大至128×128時,計算吞吐量可達(dá)頂級數(shù)字處理器的1000倍以上。此外,該技術(shù)在相同精度下,能效比高出傳統(tǒng)數(shù)字處理器100倍以上,為算力中心能耗問題提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
近日,北京大學(xué)人工智能研究院孫仲研究員團(tuán)隊與集成電路學(xué)院研究團(tuán)隊合作,成功研發(fā)了一種基于阻變存儲器的高精度、可擴(kuò)展模擬矩陣計算芯片
2025-10-24 08:33:43突破瓶頸