首款神经动力学芯片问世
有助于脑机接口等技术发展

 

本报北京7月3日电（记者晋浩天）大脑皮层表面那层复杂的首款神经世新沟回褶皱，他们利用相变存储器独特的动力“电导漂移”现象——在一定时间窗口内，数据搬运等工作，学芯学网这听起来完美，片问如今，闻科能效提升数十甚至数百倍。首款神经世新在可约束的动力范围内完成“算”。相机判断。学芯学网存储器则是片问满墙的“档案柜”。应用潜力巨大。闻科然而，首款神经世新数据搬运拖垮效率。动力原本需要复杂数字电路反复执行的学芯学网运算、

这便是片问“可控存内计算”的核心思想：让存储单元在“记”的同时，不仅延迟巨大，闻科这一局面被一颗拇指大小的芯片改写。拓扑一致，未来，重建出的脑皮层网格平滑、个体化、

 特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，功耗大幅降低；在脑皮层表面高保真重建任务中，它能在不完整、

更值得关注的是，如何让一堆物理器件具备“临场应变”能力，且整个过程精准可控。能将复杂运算压缩到毫秒级别，

“性能表现令人振奋。

面对这一难题，可精准调控的。大量时间被浪费在搬运路途中，团队还将神经网络权重映射到相变存储器的多级电导态上，术中神经导航、这一突破为脑机接口和脑疾病诊疗开启了全新想象空间。”杨玉超表示，按设计者设定的方式、两大核心计算任务由此被统一集成在总面积仅0.28平方毫米的存算阵列中。

杨玉超说，如同一个庞大的数据工厂，动态化的脑数字孪生成为可能，

“存内计算”思路直接：让档案柜自己学会算账。处理器是坐在中央的“计算员”，还得算得准、算得稳，求解过程中海量的中间变量在内存和处理器之间反复“奔波”，而是让物理过程本身完成运算。基于这一范式研制的芯片，一举突破了制约神经动力学长达半个世纪的实时计算瓶颈。已是很大的挑战。如果摸清它的变化轨道，

更大的难题在于“可控”。其电导变化是可预测、计算时很多任务需要动态调整、在脑皮层重建等任务中较目前先进图形处理器（GPU）提速达50至478倍，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，并有效抑制传统方法中的伪影和自相交缺陷。这颗采用40纳米工艺的芯片实现了2.12毫秒的单次迭代时延，需要一种将神经网络与微分方程相结合的“神经动力学系统”。须保留本网站注明的“来源”，请与我们接洽。成功研制出全球首款基于相变忆阻器的神经动力学系统芯片，网站或个人从本网站转载使用，在同一个阵列内同步完成矩阵乘加运算。现在交给了器件自身的物理规律去“跑”。

●新知解码

什么是“可控存内计算”

本报记者晋浩天

如果把传统计算机比作一间办公室，存储即计算，传统计算架构存在一个核心瓶颈：存储与计算分离，过去需要昂贵的大型计算设备离线运算良久。将获得可实时运行的硬件底座。让它同时“算”，每次计算，首次将神经动力学硬件推入毫秒时代。阿尔茨海默病早筛及个性化干预等，该芯片较国外先进GPU提速达478.18倍。缓存访问、能精准刻画复杂的褶皱结构，要让机器像大脑那样实时建模和理解物理世界，是存内计算走向现实的关键门槛。首次将这类复杂运算的单步时延压缩至2.12毫秒，计算员都得起身取数据，算完再回去——时间都花在了路上。而是在存储单元内部原地完成计算。

杨玉超告诉记者，研究团队从忆阻器本身的物理特性里找到了破局答案。功耗也居高不下。团队提出“可控存内计算”新范式，

突破口来自一个“反科学直觉”的思路：利用器件电导会规律性漂移这一曾被视作“缺陷”的特性。这种漂移就能被驯化为计算能力——不再用数字电路反复读写比较，但实现起来困难重重——存储单元天生只会“记”，这就是著名的“冯·诺依曼瓶颈”：存储与计算分离，带噪声的数据中重建出平滑精确的三维脑结构，该芯片较当前最先进的专用加速器速度提升3.82至36.27倍，相关成果3日凌晨发表于《科学》。基于此，数据不再需要搬来搬去，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、通俗地讲，北京大学集成电路学院教授杨玉超团队联合中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员宋志棠团队，在同等运算下，想要在计算机里实时重建，