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。
对于大多数习惯了数字计算机（0和1）的公众而言，“模拟计算”是一个既古老又新奇的概念，什么是模拟计算呢？
孙仲首先用生动的比喻对其进行解释：“现在的所有芯片都是数字计算，数据都需要先转换成0和1的符号串。比如数字‘十’，需要转译成‘1’和‘0’，计为‘1010’。”如果用二进制来表示“1+1=2”，则应该记作“1+1=10”。
孙仲说，“而模拟计算则无需这层‘转译’，它是一种‘类比计算’（analoguecomputing），可以直接用连续的物理量（如电压、电流）来类比数学上的数字。比如，数学上的‘十’，可以直接用十伏或十毫伏的电压来表示。”
模拟计算机在计算机发展早期（上世纪30-60年代）曾被广泛应用，但随着计算任务日益复杂，其精度瓶颈凸显，逐渐被数字计算取代。孙仲指出，此次研究的核心正是要解决模拟计算“算不准”这一痛点。
课题组合影
当前的市面上的主流CPU和GPU都是数字芯片，并都采用冯诺依曼结构，将计算和存储功能分开，通过01数字流的编译+计算+解码实现信息计算和传输。
基于阻变存储器的模拟计算的优势之一在于取消了“将数据转化为二进制数字流”这一过程，同时不必进行“过程性数据存储”，进而将数据计算过程与数据存储合而为一，实现算力解放。
孙仲指出，与其他“存算一体”方案对比，国内外许多团队集中于研究矩阵乘法（AI推理的核心），而他的团队特色在于专注于更具挑战性的矩阵方程求解（AI二阶训练的核心）。矩阵求逆操作要求的计算精度极高，时间复杂度达到了立方级。而模拟计算凭借物理规律直接运算的方式，具有低功耗、低延迟、高能效、高并行的天然优势，只要能够不断降低计算误差，不断提升计算精度，将为传统GPU的算力解放带来爆炸性突破。
高精度全模拟矩阵计算求解矩阵方程
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10⁻⁷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。
孙仲
关于应用前景，孙仲认为，模拟计算在未来AI领域的定位是强大的补充，最有可能快速落地的场景是计算智能领域，如机器人和人工智能模型的训练。
谈及与现有计算架构的关系，孙仲强调未来将是互补共存：“CPU作为通用‘总指挥’因其成熟与经济性而难以被淘汰。GPU则专注于加速矩阵乘法计算。我们的模拟计算芯片，旨在更高效地处理AI等领域最耗能的矩阵逆运算，是对现有算力体系的有力补充。”
孙小休vane89
致敬所有默默付出的科技人员！[点赞][点赞][点赞][比心][比心][比心]
白杨树
革命尚未成功，同志仍需努力！
吃菜中……
你说你是孙悟空我都信[捂脸哭][捂脸哭][捂脸哭]
sat.an
最近芯片大突破，十天前有一款芯片超英伟达千倍。五天前手搓五纳米，今天又突破瓶颈[点赞][点赞][点赞]
水东流 回复 10-24 06:56
红缨-枪[笑着哭]
玻璃之城
你们媒体能不能为自己说的话负责？动不动几千倍还当国民是傻子？？
p.p
怎么最近那都是研发出芯片的新闻啊？
用户15xxx23 回复 10-24 08:10
主力要出货了
波波波 回复 10-24 08:46
同问
U~滔滔
作为中国人我刚转发，迫不及待分享，哈哈哈
齐修远
中芯国际今天下午就异动了
堯舜治天下 回复 10-24 13:58
喺時候買返幾手中芯國際[得瑟]
沫篠婷
算力10000000000000000000倍芯片[鼓掌][鼓掌][鼓掌][鼓掌][鼓掌][鼓掌][鼓掌][鼓掌]
初恋的味道
请关注一下平民的生活
用户10xxx19 回复 10-24 09:36
这个技术显然就是推进民用的呀
漸行ampamp漸遠
可以用吗？[得瑟]
重生
戴个眼镜儿的小四眼儿，也能研究出来这种东西？
欢乐鸟
很多人现在都不懂模拟信号了，现在的数字信号就是先将模拟信号转换成数字信号传出去，接收方也要将数字信号转换成模拟信号才能用，以前用模拟信号直接传的话是很容易受干扰的
#918
要能出货，早就拿来发财了，还在这讲新闻？
人生无常时刻易命
有大神能为文盲解释一下，研究论文、发现或成果为什么必需要发布上《自然》？
用户10xxx19 回复 10-24 09:21
事实上，发布进《science》（科学）也可以，科学和自然是全球学术界共同认可的几大学术刊物，代表的是国际的学术水平和影响力，事实上，很多大学的学术水平都以一年能发多少科学自然论文来量化[鼓掌]
人生无常时刻易命 回复 用户10xxx19 10-24 10:04
会不会因此被人截足先登搞出与之相关的产品？变成为他人作嫁衣？
多多猫
退步啦，去年是3000倍呢
陈家发烧
666，大约进不叫上我！[滑稽笑][滑稽笑][滑稽笑]
郑雄少
只要人才不要被高薪挖走了，国内人才还是有的
?曦
请问能量产吗？啥时候来量产？不会又是骗补吧？
胖是一种态度
验证是不是弱智的时候到了[呲牙笑]
马良
都是年轻人，太可爱了！加油中国！
银幕门票
我看评论区有些人应该是跪太久了，膝盖直不起来
机智的多多君
别人做一件事成功从来不张扬
最爱五星
什么时候能用在我们的终结者士兵身上？
用户17xxx55
向偉大科技工作者致敬！
夏柒
这玩意不是消费品，适用性很狭窄的，在某个专门领域的专门计算方法快于人家普适性芯片1000倍，1000倍这个噱头没问题，但是实际意义有多大，就不好说了。打个不恰当的比喻，有个好学生门门都能靠90%的分数，但是有个学渣，他虽然这些考试分数比不上好学生，但是他在打算盘上，比这个好学生快，2倍，而且准确性还好。只是这个打算盘的技能是否有那么大作用就打个问号了。
小楼花雨
模拟计算才是人工智能产生真正智能的关键技术
叶叶
做一个中国人自豪！爱我中华！[点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞]
用户26xxx00
不懂就问，中国属于几纳米的？
用户10xxx19 回复 10-24 09:30
不是电路蚀刻宽度的革新，是算法革新，可以类比java和C语言的区别
琅琊
我房子不要了 首付也不要了 五年还的贷款也不要了，银行能不能和我房款两清[哭哭][哭哭][哭哭][哭哭][哭哭][哭哭]
UC用户123 回复 10-24 12:49
房价涨的时候你不说，房价跌了你说过毛线
FZR 回复 10-24 07:58
银行：你太天真了！[滑稽笑]
tftwdf
保护好科学家，给他们足够的薪资
Yuki小英
国产替代，今天芯片要大涨啊
用户10xxx82
晒出图片，估计又被西方情报人员盯上了
用户11xxx52
芯片从业人士，就算西方国家停止研发，国内能在20年内能达到西方国家现在的水平，都算科技质变
jrk
看不懂
我预定了
那还不赶紧收购英伟达[doge]
用户10xxx23
为啥要发论文呢？是不是泄密
正达
这团队真年轻！
承嬗离合淡凉
科技数据，证明中国发展是正确。
用户10xxx78
特朗普一众班子，开始又睡不着觉了，整夜整夜开始失眠了。
堯舜治天下
輝達心在滴血
rabbit
说说芯片基础架构，相关逻辑，多少位！让国内的和世界的长长见识！
我就是猴子的救兵
真是把人民的智商按在地上摩擦，毫不掩饰啊
好久不见1001
年年有新 就是不见商用
花时未名
美国模拟芯片刚被反倾销。替代产品就研制出来了每一步走的很稳
格洛米
妈，咱俩是不是要有大动作了？[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]
就这样啊?
是骡子是马拉出来溜溜再说
我在这里等时间
搞错了吧！应该是小米研制出来的吧
飞龙
国际公司中国稀土采购新规:必须采用中文申请。[笑着哭][笑着哭][笑着哭][笑着哭]
红牛
真的假的？
用户10xxx95
实用吗？
用户18xxx00
为什么科研成果一定要在外国的期刊上发表呢？
理想
1000倍打底，5000倍不瞧，1万倍微微一笑
SCREAM
方正科技不会还涨吧[哭哭]昨天清仓了
Jtbgg
光刻机，没有，但是有六代机。你有吗？[点踩]
流体熊
必须可商业化才有意义
用户10xxx11
打破常规
用户10xxx09
不会是水变油，永动机之类的吧？？
张师源
我都看不懂[点赞]
用户49xxx23
团队好年轻呀
天路
无法理解，模似计算机在几十年前就有了。模似电子回来真能代替数字计算？期待你的发展，但不要又是一个谎言，来骗取研发资金！
神主
突破是好事，注意保护好相关科学家，蛮夷之辈亡我之心不死啊
雨过时
达到了目前高端芯片了？