澎湃新聞從清華大學(xué)獲悉，清華電子工程系方璐副教授課題組、自動化系戴瓊海院士課題組摒棄傳統(tǒng)電子深度計算范式，另辟蹊徑，首創(chuàng)分布式廣度智能光計算架構(gòu)，研制全球首款大規(guī)模干涉衍射異構(gòu)集成芯片“太極（Taichi）”，實現(xiàn)160 TOPS/W的通用智能計算。

該研究成果于4月12日以《大規(guī)模光芯片“太極”賦能160 TOPS/W通用人工智能》為題，發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》（Science）上。“太極”光芯片有望為大模型訓(xùn)練推理、通用人工智能、自主智能無人系統(tǒng)提供算力支撐。

光電智能技術(shù)交叉創(chuàng)新團隊部分成員合影。清華大學(xué) 供圖

據(jù)研究團隊介紹，隨著各類大模型和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)，如何制造出滿足人工智能發(fā)展、兼具大算力和高能效的下一代AI芯片，已成為國際前沿?zé)狳c。

光計算是將計算載體從電變?yōu)楣?，利用光在芯片中的傳播進行計算，以其超高的并行度和速度，被認為是未來顛覆性計算架構(gòu)的最有力競爭方案之一。光芯片具備高速高并行計算優(yōu)勢，被寄予希望用來支撐大模型等先進人工智能應(yīng)用。智能光計算作為新興計算模態(tài)，展現(xiàn)出有望超越硅基電子計算的潛力。

然而，其計算任務(wù)局限于簡單的字符分類、基本的圖像處理等。其痛點是光的計算優(yōu)勢被困在了不適合的電架構(gòu)中，計算規(guī)模受限，無法支撐亟需高算力與高能效的復(fù)雜大模型智能計算。

直面科研領(lǐng)域痛點問題，幫助光計算“掙脫”算力瓶頸，另辟蹊徑，“從0到1”重新設(shè)計適合光計算的新架構(gòu)，是此次清華團隊邁出的關(guān)鍵一步。

研究團隊以周易典籍“易有太極，是生兩儀”為啟發(fā)，建立干涉-衍射聯(lián)合傳播模型，融合衍射光計算大規(guī)模并行優(yōu)勢與干涉光計算靈活重構(gòu)特性，將衍射編解碼與干涉特征計算進行部分/整體重構(gòu)復(fù)用，以時序復(fù)用突破通量瓶頸，自底向上支撐分布式廣度光計算架構(gòu)，為片上大規(guī)模通用智能光計算探索了新路徑。

據(jù)論文報道：“太極”光芯片具備879 T MACS/mm²的面積效率與160 TOPS/W的能量效率，首次賦能光計算實現(xiàn)自然場景千類對象識別、跨模態(tài)內(nèi)容生成等人工智能復(fù)雜任務(wù)。

方璐表示，“之所以將光芯片命名為‘太極’，也是希望可以在如今大模型通用人工智能蓬勃發(fā)展的時代，以光子之道，為高性能計算探索新靈感、新架構(gòu)、新路徑。”