中国科学家突破世纪难题，研制新型晶片算力可超顶级GPU千倍（图）

北京大学人工智能研究院孙仲研究员团队成功研制出基于阻变存储器的高精度、可扩展模拟矩阵计算晶片，首次实现了在精度上可与数字计算媲美的模拟计算系统，将传统模拟计算的精度提升了惊人的五个数量级。相关性能评估表明，该晶片在求解大规模MIMO信号检测等关键科学问题时，计算吞吐量与能效较当前顶级数字处理器（GPU）提升百倍至千倍。

中国科学家突破模拟计算世纪难题，成功研制出新型晶片，算力可超顶级GPU千倍，相关科研成果在国际学术期刊《Nature Electronics》（自然・电子学）杂志发布。

据了解，大家熟悉的通信基站信号处理、AI大模型训练参数优化等，本质都是在解复杂的矩阵方程。采用数字方法实现高精度矩阵求逆的计算开销极大，耗时长、能耗高。于是，曾被视为老旧技术的模拟计算重新进入研究视野，它直接利用物理定律实现并行运算，延时低、功耗低，在算力瓶颈背景下，具有先天优势。

但如何让模拟计算兼具高精度与可扩展性，从而在现代计算任务中发挥其先天优势，一直是困扰全球科学界的世纪难题。

孙仲团队通过新型信息器件、原创电路和经典算法的协同设计，构建了一个基于阻变存储器阵列的高精度、可拓展的全模拟矩阵方程求解器，首次将模拟计算的精度提升至24位定点精度。

孙仲介绍，研究团队基于叠代算法，结合了模拟低精度矩阵求逆和模拟高精度矩阵-向量乘法运算，开发了一种基于全模拟矩阵运算的高精度矩阵方程求解方案，先快速算出矩阵方程的「近似解」，再用「位切片」方法，实现叠代细化。

孙仲强调，「我们证明，模拟计算能以极高效率和精度解决现代科学和工程中的核心计算问题。」孙仲强调，这项突破的应用前景广阔，可赋能多元计算场景，有望重塑算力格局。团队的研究为算力提升探索出一条极具潜力的路径，有望打破数字计算的长期垄断，开启一个算力无处不在且绿色高效的新时代。