数据原位加工，无需频繁搬运，全球首枚人脑速度芯片实现毫秒级运算

“中国造出全球首枚人脑速度芯片”近日冲上热搜。北京日报客户端记者从北京大学获悉，该芯片由北大集成电路学院教授杨玉超团队和中国科学院联合研发，首次将神经动力学硬件系统的单步运算时间压缩到了毫秒级。

人脑是最复杂的动力学系统之一。无论是脑机接口实时解析神经状态，还是医学影像高精度重建脑皮层，都离不开对连续神经形态和动态过程的快速建模。“神经动力学系统因此诞生，科研人员将神经网络与微分方程相结合，重建精确的三维脑结构。”杨玉超介绍，该系统应用前景广阔，但也存在明显短板：计算产生的海量数据需要在存储器和处理器之间频繁搬运，耗时长，能耗居高不下。

针对该难题，杨玉超带领团队研制出全球首个基于相变忆阻器的毫秒级神经动力学系统芯片，首次将神经动力学系统的单步运算时间大幅压缩至2.12毫秒，实现类人脑的高速、高精度运算。

“我们提出了一种基于相变型忆阻器的‘可控存内计算’新范式，让数据不用来回搬运，在原地就能实现高效加工。”杨玉超说，相较于目前业内主流先进芯片，团队研制的芯片运算性能实现大幅跃升，功耗显著降低，可满足高保真脑结构建模要求。

“未来脑机接口不仅需要读取神经信号，更要实时理解大脑状态、预测神经动力学演化趋势，并根据反馈进行闭环调控。”杨玉超介绍，高保真脑建模能够以毫秒级速度运行，有望为脑机接口提供个体化、动态化、可解释的脑状态模型，实现脑状态建模与智能交互。在医学领域，该成果也有望为脑疾病早筛、病程监测和个性化诊疗干预开辟新的技术路径。

来源：北京日报客户端