转：中国在AI芯片领域投下一枚震撼弹：北京航空航天大学李洪革教授团队，成功将一种非二元混合计算芯片大规模应用于航空、工业等关键领域。这在全球尚属首次。

这项突破巧妙融合了二元逻辑与随机逻辑，在提升芯片容错性和能效的同时，也绕开了美国对华芯片出口的限制。李洪革教授在接受《光明日报》采访时坦言，传统芯片技术正面临“功耗墙”和“架构墙”的双重挑战。

“功耗墙”源于二元系统在信息处理上的高效与高功耗之间的矛盾；而“架构墙”则是因为新型非硅芯片难以与基于CMOS的传统系统兼容。

李洪革团队自2022年起探索替代方案，最终提出的混合随机数（HSN）系统，将传统的二元数与基于概率的随机数相结合，打破了瓶颈。二元逻辑是现代计算的基础，但大规模运算需要庞大的硬件资源。概率计算通过电压信号频率代表数值，大幅降低硬件消耗，已被应用于图像处理、神经网络等领域，但其基于频率的数值表示也导致计算延迟。

混合概率逻辑的出现，巧妙地结合了二元计算的速度和随机逻辑的效率。2023年，该团队利用中芯国际成熟的110纳米工艺，设计出一款用于触控显示的智能芯片。相关成果已发表在《IEEE固态电路期刊》上。今年1月，团队又在《微电子学》杂志上发表了一种用于机器学习的高效乘法器芯片，采用标准的28纳米CMOS工艺。

《光明日报》指出，该研究首次统一了二元、传统随机和混合随机数系统，从数学上对它们的容错性、抗干扰性和能效进行了分析，为未来混合概率芯片的发展奠定了理论基础。

除了HSN，该芯片还采用了存内计算算法，最大限度地减少了传统架构中内存和处理器之间的数据传输，从而提高整体效率。片上系统（SoC）设计则集成了多种计算单元，可并行处理多项任务，突破了传统同构架构的限制。

目前，该芯片已被应用于智能控制领域，例如在触摸识别中过滤噪声、检测微弱信号，提升用户体验；在仪器仪表显示中实现精确、低功耗的数据处理，提高性能和可靠性；以及在飞行控制系统中提供强大的计算支持，确保飞行导航的准确和稳定。

李洪革透露，团队正在开发专为混合概率计算量身定制的指令集架构（ISA）和微架构，旨在将芯片的应用扩展到语音和图像处理、人工智能大模型加速等复杂计算任务。他表示，目前的芯片已实现微秒级的片上计算延迟，在高性能硬件加速和灵活软件可编程性之间实现了平衡。