清華大學(xué)團隊發(fā)布智能光芯片“太極”

  ICC訊  隨著(zhù)各類(lèi)大模型和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )涌現，如何制造出滿(mǎn)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熱點(diǎn)。清華大學(xué)電子工程系方璐副教授課題組、自動(dòng)化系戴瓊海院士課題組摒棄傳統電子深度計算范式，另辟蹊徑，首創(chuàng )分布式廣度智能光計算架構研制全球首款大規模干涉衍射異構集成芯片“太極”(Taichi)，實(shí)現160TOPS/W的通用智能計算。該研究成果于北京時(shí)間4月12日發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》上。

  光計算，顧名思義是將計算載體從電變?yōu)楣?，利用光在芯片中的傳播進(jìn)行計算，以其超高的并行度和速度，被認為是未來(lái)顛覆性計算架構的最有力競爭方案之一。然而其計算任務(wù)局限于簡(jiǎn)單的字符分類(lèi)、基本的圖像處理等。其痛點(diǎn)是光的計算優(yōu)勢被困在了不適合的電架構中，計算規模受限，無(wú)法支撐急需高算力與高能效的復雜大模型智能計算。

  據論文第一作者、電子系博士生徐智昊介紹，在“太極”架構中，自頂向下的編碼拆分—解碼重構機制，將復雜智能任務(wù)化繁為簡(jiǎn)，拆分為多通道高并行的子任務(wù)，構建的分布式“大感受野”淺層光網(wǎng)絡(luò )對子任務(wù)分而治之，突破物理模擬器件多層深度級聯(lián)的固有計算誤差。

  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模并行優(yōu)勢與干涉光計算靈活重構特性，將衍射編解碼與干涉特征計算進(jìn)行部分/整體重構復用，以時(shí)序復用突破通量瓶頸，自底向上支撐分布式廣度光計算架構，為片上大規模通用智能光計算探索了新路徑。

  據了解，“太極”光芯片具備879TMACS/mm^2的面積效率與160TOPS/W的能量效率，首次賦能光計算實(shí)現自然場(chǎng)景千類(lèi)對象識別、跨模態(tài)內容生成等人工智能復雜任務(wù)?！疤珮O”光芯片有望為大模型訓練推理、通用人工智能、自主智能無(wú)人系統提供算力支撐。