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近日，清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱團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、支持高效片上學習（機器學習能在硬件端直接完成）的憶阻器存算一體芯片，在支持片上學習的憶阻器存算一體芯片領(lǐng)域取得重大突破，有望促進人工智能、自動駕駛可穿戴設備等領(lǐng)域發(fā)展。相關(guān)成果在線發(fā)表于最新一期的《科學》。
該芯片包含支持完整片上學習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等多種片上增量學習功能驗證，展示出高適應性、高能效、高通用性、高準確率等特點，有效強化智能設備在實際應用場景下的學習適應能力。相同任務下，該芯片實現(xiàn)片上學習的能耗僅為先進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，是華裔的科學家蔡少棠，當時任教于美國的加州大學伯克利分校。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，任教于加州大學伯克利分校的蔡教授推斷在電阻、電容和電感器之外，應該還有一種組件，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現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的功能。實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時，當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，水管的粗細會維持不變；反之當水從相反方向流動時，水管就會越來越細。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、科學百科
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