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近日，清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授吳華強(qiáng)、副教授高濱團(tuán)隊基于存算一體計算范式，研制出全球首顆全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學(xué)習(xí)（機(jī)器學(xué)習(xí)能在硬件端直接完成）的憶阻器存算一體芯片，在支持片上學(xué)習(xí)的憶阻器存算一體芯片領(lǐng)域取得重大突破，有望促進(jìn)人工智能、自動駕駛可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)展。相關(guān)成果在線發(fā)表于最新一期的《科學(xué)》。
該芯片包含支持完整片上學(xué)習(xí)所必需的全部電路模塊，成功完成圖像分類、語音識別和控制任務(wù)等多種片上增量學(xué)習(xí)功能驗證，展示出高適應(yīng)性、高能效、高通用性、高準(zhǔn)確率等特點(diǎn)，有效強(qiáng)化智能設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用場景下的學(xué)習(xí)適應(yīng)能力。相同任務(wù)下，該芯片實(shí)現(xiàn)片上學(xué)習(xí)的能耗僅為先進(jìn)工藝下專用集成電路（ASIC）系統(tǒng)的3%，展現(xiàn)出卓越的能效優(yōu)勢，極具滿足人工智能時代高算力需求的應(yīng)用潛力，為突破馮·諾依曼傳統(tǒng)計算架構(gòu)下的能效瓶頸提供了一種創(chuàng)新發(fā)展路徑。
關(guān)于憶阻器
憶阻器，全稱記憶電阻。從這兩個字可以大致推敲出它的功用來。最早提出憶阻器概念的人，是華裔的科學(xué)家蔡少棠，當(dāng)時任教于美國的加州大學(xué)伯克利分校。時間是 1971 年，在研究電荷、電流、電壓和磁通量之間的關(guān)系時，任教于加州大學(xué)伯克利分校的蔡教授推斷在電阻、電容和電感器之外，應(yīng)該還有一種組件，代表著電荷與磁通量之間的關(guān)系。這種組件的效果，就是它的電阻會隨著通過的電流量而改變，而且就算電流停止了，它的電阻仍然會停留在之前的值，直到接受到反向的電流它才會被推回去。
簡單說，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過控制電流的變化可改變其阻值，如果把高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，則這種電阻就可以實(shí)現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的功能。實(shí)際上就是一個有記憶功能的非線性電阻器。
用常見的水管來比喻，電流是通過的水量，而電阻是水管的粗細(xì)時，當(dāng)水從一個方向流過去，水管會隨著水流量而越來越粗，這時如果把水流關(guān)掉的話，水管的粗細(xì)會維持不變；反之當(dāng)水從相反方向流動時，水管就會越來越細(xì)。因為這樣的組件會“記住”之前的電流量，因此被稱為憶阻器。
由于憶阻器尺寸小、能耗低，所以能很好地儲存和處理信息。一個憶阻器的工作量，相當(dāng)于一枚CPU芯片中十幾個晶體管共同產(chǎn)生的效用。
綜合來源：科技日報、科學(xué)百科
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