近日，北京大學(xué)人工智能研究院孫仲研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合集成電路學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)，成功研制出基于阻變存儲(chǔ)器的高精度、可擴(kuò)展模擬矩陣計(jì)算芯片，首次實(shí)現(xiàn)了在精度上可與數(shù)字計(jì)算媲美的模擬計(jì)算系統(tǒng)。該芯片在求解大規(guī)模MIMO信號(hào)檢測(cè)等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題時(shí)，計(jì)算吞吐量與能效較當(dāng)前頂級(jí)數(shù)字處理器（GPU）提升百倍至千倍。相關(guān)論文于10月13日刊發(fā)于《自然·電子學(xué)》期刊。

如何讓模擬計(jì)算兼具高精度與可擴(kuò)展性，從而在現(xiàn)代計(jì)算任務(wù)中發(fā)揮其先天優(yōu)勢(shì)，一直是困擾全球科學(xué)界的世紀(jì)難題。

孫仲團(tuán)隊(duì)選擇了一條融合創(chuàng)新的道路，通過(guò)新型信息器件、原創(chuàng)電路和經(jīng)典算法的協(xié)同設(shè)計(jì)，構(gòu)建了一個(gè)基于阻變存儲(chǔ)器陣列的高精度、可拓展的全模擬矩陣方程求解器，首次將模擬計(jì)算的精度提升至24位定點(diǎn)精度。

在計(jì)算精度方面，團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)上成功實(shí)現(xiàn)16×16矩陣的24比特定點(diǎn)數(shù)精度求逆，矩陣方程求解經(jīng)過(guò)10次迭代后，相對(duì)誤差可低至10⁻⁷量級(jí)。在計(jì)算性能方面，在求解32×32矩陣求逆問(wèn)題時(shí)，其算力已超越高端GPU的單核性能；當(dāng)問(wèn)題規(guī)模擴(kuò)大至128×128時(shí)，計(jì)算吞吐量更達(dá)到頂級(jí)數(shù)字處理器的1000倍以上，傳統(tǒng)GPU干一天的活，這款芯片一天就能搞定。同時(shí)，該方案在相同精度下能效比傳統(tǒng)數(shù)字處理器提升超100倍，為高能效計(jì)算中心提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。