北京大學(xué)人工智能研究院孫仲研究員團(tuán)隊(duì)攜手合作單位，在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然?電子學(xué)》發(fā)表了題為《基于阻變存儲(chǔ)器芯片實(shí)現(xiàn)高精度、可擴(kuò)展的模擬矩陣方程求解》的突破性研究成果。該團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出全球首款兼具高精度與可擴(kuò)展性的模擬矩陣計(jì)算芯片，首次將模擬計(jì)算精度提升至與數(shù)字計(jì)算相當(dāng)?shù)乃剑瑸楹竽枙r(shí)代的計(jì)算架構(gòu)革新開(kāi)辟了全新路徑。tAN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算在處理大規(guī)模矩陣方程時(shí)面臨的復(fù)雜度與能耗困境，創(chuàng)新性地提出基于阻變存儲(chǔ)器的全模擬計(jì)算方案。通過(guò)將"陣列-運(yùn)算放大器"閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)與迭代算法深度融合，實(shí)現(xiàn)了矩陣求逆與矩陣-向量乘法的高效協(xié)同運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該方案在16×16矩陣求逆中達(dá)到24位定點(diǎn)精度，相對(duì)誤差低至10??量級(jí)，計(jì)算吞吐量較頂級(jí)GPU提升最高達(dá)1000倍，能效提升超過(guò)100倍。tAN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，研究團(tuán)隊(duì)突破了傳統(tǒng)模擬計(jì)算的三大瓶頸：通過(guò)位切片技術(shù)將矩陣-向量乘法精度提升至24位；采用40nm CMOS工藝實(shí)現(xiàn)3比特電導(dǎo)態(tài)編程；創(chuàng)新性地構(gòu)建了可擴(kuò)展的阻變存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)。這種設(shè)計(jì)使模擬矩陣求逆的迭代次數(shù)顯著減少，同時(shí)保持了模擬計(jì)算固有的低復(fù)雜度優(yōu)勢(shì)。在32×32矩陣求逆測(cè)試中，其單核算力已超越高端GPU；擴(kuò)展至128×128矩陣時(shí)，性能優(yōu)勢(shì)更加凸顯。tAN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證表明，該技術(shù)在6G通信關(guān)鍵領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。研究團(tuán)隊(duì)將其應(yīng)用于大規(guī)模MIMO信號(hào)檢測(cè)，在無(wú)線(xiàn)通信場(chǎng)景下，僅需3次迭代即可達(dá)到32位浮點(diǎn)數(shù)字處理器的檢測(cè)性能。基于迫零檢測(cè)的圖像恢復(fù)實(shí)驗(yàn)顯示，第二個(gè)迭代周期即可實(shí)現(xiàn)接收?qǐng)D像與原始圖像的高度一致，誤碼率-信噪比曲線(xiàn)驗(yàn)證了其在實(shí)際通信系統(tǒng)中的可靠性。tAN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這項(xiàng)突破性成果標(biāo)志著我國(guó)在新型計(jì)算架構(gòu)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)器件-電路-算法的協(xié)同創(chuàng)新，成功破解了模擬計(jì)算精度與可擴(kuò)展性難以兼顧的世紀(jì)難題。該技術(shù)不僅為人工智能大模型訓(xùn)練提供了高效算力支持，其低功耗特性更可推動(dòng)AI訓(xùn)練與推理在終端設(shè)備的直接部署，顯著降低對(duì)云端計(jì)算的依賴(lài)。在6G通信領(lǐng)域，該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)基站對(duì)海量天線(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)低能耗處理，大幅提升網(wǎng)絡(luò)容量與能效。tAN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，這項(xiàng)成果已形成完整的技術(shù)體系，相關(guān)論文同步發(fā)表于《自然?通訊》《科學(xué)進(jìn)展》等頂尖期刊。隨著后摩爾時(shí)代計(jì)算需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)，這種新型模擬計(jì)算架構(gòu)將為智能計(jì)算與通信系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，開(kāi)啟綠色高效的新計(jì)算時(shí)代。tAN28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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