点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:突破模拟计算世纪难题 新型芯片算力可超顶级GPU千倍
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

突破模拟计算世纪难题 新型芯片算力可超顶级GPU千倍

来源:中国科技网2025-10-15 10:17

  科技日报记者 张盖伦

  近日,北京大学人工智能研究院孙仲研究员团队联合集成电路学院研究团队,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芯片,首次实现了在精度上可与数字计算媲美的模拟计算系统。该芯片在求解大规模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。相关论文于10月13日刊发于《自然·电子学》期刊。

  我们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。

  孙仲团队选择了一条融合创新的道路,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,研究团队基于迭代算法,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,实现迭代细化。

  在计算精度方面,团队在实验上成功实现16×16矩阵的24比特定点数精度求逆,矩阵方程求解经过10次迭代后,相对误差可低至10 量级。在计算性能方面,在求解32×32矩阵求逆问题时,其算力已超越高端GPU的单核性能;当问题规模扩大至128×128时,计算吞吐量更达到顶级数字处理器的1000倍以上,传统GPU干一天的活,这款芯片一分钟就能搞定。同时,该方案在相同精度下能效比传统数字处理器提升超100倍,为高能效计算中心提供了关键技术支撑。

  团队将它应用到了“大规模MIMO(多输入多输出)信号检测”中——仅用3次迭代,恢复的图像就和原始图像高度一致,误码率和32位数字计算效果相当,凸显其在实时信号处理中的潜力。

  “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。

[ 责编:张佳兴 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见冰岛总统托马斯多蒂尔

  • 【理响中国】开大门走大路,发展自己惠及他人

独家策划

推荐阅读
“经过不懈努力,中国以占世界9%的耕地、6%的淡水资源,养育了世界近1/5的人口,这本身就是对世界粮食安全的巨大贡献。钱毅介绍,目前,我国已经建成粮食储运等5个国家级科技创新平台基地,26个部级粮食技术创新中心和重点实验室,以及百余个地方研发创新平台。
2025-10-15 10:49
外交部发言人林剑14日表示,中国机器人正展现出广阔应用前景,逐步从实验室走进工厂生产线和各国百姓家。林剑介绍,国际机器人联合会此前发布的《2025年世界机器人报告》显示,2024年中国在役工业机器人存量突破200万台,居全球首位。
2025-10-15 10:45
约两年前,谷歌旗下深度思维公司宣布,借深度学习技术发现220万种新型晶体材料。科学家期待借助AI,设计出可规模化生产、真正影响日常生活的先进材料,让AI在材料科学领域的价值真正落地。
2025-10-15 10:44
盼望北极熊出现,是中国第15次北冰洋科学考察队队员进入北极圈后的心愿。午后,按照防熊预案部署,考察队决定使用直升机对其驱离,以保证冰面作业人员安全,快速完成冰上作业任务。
2025-10-15 10:40
数据显示,截至去年底,已有超6000台无人配送车投入规模化应用,为100多个细分场景用户交付上亿件订单。随着智能技术与现代物流深度融合,在城乡经济循环中,无人配送车有了更多打开方式。
2025-10-15 10:20
不久前的国庆中秋假期,人形机器人俨然成为多地商场、工厂、医院甚至众多家庭的“明星”。这款名为Galbot的人形机器人来自银河通用,已正式“入职”该智慧工厂,承担自动质检、零部件分拣与搬运等复杂任务。
2025-10-14 09:57
近日,工业和信息化部、国家标准化管理委员会印发了《云计算综合标准化体系建设指南(2025版)》(以下简称《指南》)。
2025-10-14 09:56
最长主跨跨径、最高主塔塔高、最大锚碇基础、最大主缆规模、最多车道数量……狮子洋大桥集齐了双层悬索桥的多个世界第一。
2025-10-14 09:55
13日18时00分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将试验三十一号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2025-10-14 09:53
日前从2025龙骨坡遗址学术研讨会获悉,龙骨坡遗址第5轮发掘获得的粪化石中,有几枚被确认为剑齿虎粪化石。
2025-10-14 09:51
十多位国内外医学“大咖”在接受“新华深读”栏目采访时表示:结节检出率升高,核心原因是检查设备精度的显著提升,让过去难以发现的微小结节“无所遁形”。随着医学影像技术的进步和体检普及度的提升,甲状腺、乳腺及肺结节的检出率呈上升趋势。
2025-10-13 10:26
现有将聚合物转化为金属或陶瓷的技术,往往会导致材料多孔、强度不足,而且部件会出现严重收缩,导致变形。这种3D打印工艺实现了从“制造零件”到“生长功能”的跨越,有望为航空航天、生物医疗、机器人等领域带来新的变革。
2025-10-13 10:24
一个国际科研团队在9日出版的《天体物理学杂志》上发表研究称,他们首次拍摄到两个黑洞相互环绕运行的无线电影像。由芬兰图尔库大学天文学家领衔的研究团队,瞄准一个异常明亮的星系核心中心区域名为OJ287的类星体,成功拍摄到其中两个黑洞相互绕行的珍贵画面。
2025-10-13 10:23
作为深远海风电产业链的“链主”企业,运达能源科技集团股份有限公司(以下简称“运达能源科技集团”)见证并引领了中国风电从无到有、从弱到强的全过程。2024年,中国风电新增装机容量达79.8GW,占全球新增装机总量的68.2%,这意味着,全球每新增3台风机,就有近2台落地中国。
2025-10-13 10:22
10月14日,一场赏心悦目的木星伴月将在凌晨上演,为初秋天宇增添一抹诗意。木星是一颗气态行星,也是太阳系中个头最大的行星,虽然距离地球比较远,但由于个头大,从地球上看起来非常明亮。
2025-10-13 10:19
团队进一步提出了跨平台系统设计方法论,包含二维-CMOS电路协同设计、二维-CMOS跨平台接口设计等,并将这一系统集成框架命名为“长缨(CY-01)”架构。据了解,团队下一步计划建立实验基地,与相关机构合作,建立自主主导的工程化项目,并计划用3至5年时间将项目集成到兆量级水平。
2025-10-13 10:18
日前,位于浙江杭州的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置的核心设备正式启用。
2025-10-11 09:44
近日,中国科学院广州地球化学研究所与国际合作团队在国际学术期刊《自然·地球科学》发表论文指出,海洋硫酸盐浓度的变化能够改变甲烷的消耗方式。
2025-10-11 09:43
著名科幻作家刘慈欣在小说《诗云》中曾描写过“微型白洞”,让很多人浮想联翩。有趣的是,白洞和黑洞在数学上是同一个“解”——它们的质量、角动量、电荷都相同,唯一的区别是时间反了过来。
2025-10-11 09:40
“金钉子”是定义和区别全球不同年代所形成的地层的“锚点”,用来划分全球地质年代界线。
2025-10-11 09:38
加载更多