比英伟达GPU提速478倍！我国成功研制基于相变忆阻器的神经动力学系统芯片

快科技7月5日讯据权威媒体报道，比英变忆北京大学集成电路学院杨玉超教授团队携手中国科学院，伟达成功研制出全球首款基于相变忆阻器的速倍神经动力学系统芯片。这一里程碑式的国成功研突破，为脑机接口技术以及脑疾病诊疗领域开辟了前所未有的制基阻器新路径。

突破“存储墙”：从物理特性中寻找答案

杨玉超教授指出，于相若要实现人工智能像人脑一样实时建模并理解物理世界，经动必须构建一种融合神经网络与微分方程的力学“神经动力学系统”。该系统具备在数据不完整或存在噪声的系统芯片环境下，重建平滑且高精度的比英变忆三维脑结构的能力，应用潜力巨大。伟达

然而，速倍传统计算架构长期受制于根本性的国成功研“存储墙”瓶颈：由于存储与计算单元分离，求解过程中产生的制基阻器海量中间变量需在内存与处理器之间频繁搬运。这种模式如同低效的于相数据工厂，导致显著的时间延迟和高昂的功耗。

为攻克这一难题，研究团队另辟蹊径，从忆阻器的物理特性中找到了突破口。他们巧妙利用了相变存储器固有的“电导漂移”现象——即在特定时间窗口内，其电导变化具备可预测性和精准可控性。

“可控存内计算”新范式

基于上述发现，团队提出了“可控存内计算”的全新范式。该方案将动力学系统求解中最耗时的自适应步长搜索过程，直接编码为器件物理电导演化过程，实现了在存储单元内部的原位计算。

简而言之，原本需要复杂数字电路反复执行的运算、缓存访问及数据搬运任务，现在交由器件本身的物理规律自动完成，极大地提升了效率。

性能数据：速度提升数百倍，功耗大幅降低

杨玉超表示，该芯片的性能表现令人振奋：

• 对比专用加速器：在同等运算条件下，速度提升 3.82倍至36.27倍，功耗降低 11.75倍至24.73倍。
• 对比英伟达A100 GPU：在脑皮层表面高保真重建任务中，加速比高达 478.18倍。

此外，重建出的脑皮层网格不仅平滑且拓扑一致，能够精准刻画复杂的脑褶皱结构，还有效抑制了传统方法中常见的伪影和自相交缺陷。

未来展望：脑数字孪生与精准医疗

杨玉超进一步强调，这项技术突破为脑机接口与脑疾病诊疗开启了全新的想象空间。未来，个体化、动态化的“脑数字孪生”有望成为现实。

这一硬件底座的建立，将为以下应用提供实时运行的支持：
* 术中神经导航
* 阿尔茨海默症早期筛查
* 个性化医疗干预

(责任编辑：热点)