近日，針對大規(guī)模光電智能計算難題，清華大學電子工程系副教授方璐課題組、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)分布式廣度光計算架構，研制大規(guī)模干涉-衍射異構集成芯片太極（Taichi），實現(xiàn)160 TOPS/W的通用智能計算。

在如今大模型通用人工智能蓬勃發(fā)展的時代，該科研成果以光子之道，為高性能算力探索新靈感、新架構、新路徑。相關科研成果發(fā)表于最新一期的國際期刊《科學》。

化“深”為“廣”：分布式廣度光計算架構。

智能光計算作為新興計算模態(tài)，在后摩爾時代展現(xiàn)出遠超硅基電子計算的性能與潛力。然而，其計算任務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)勢被困在不適合的電架構中，計算規(guī)模受限，無法支撐亟須高算力與高能效的復雜大模型智能計算。

方璐在接受科技日報記者采訪時表示：“相異于電學神經(jīng)網(wǎng)絡依賴網(wǎng)絡深度以實現(xiàn)復雜的計算與功能，太極芯片架構源自光計算獨特的‘全連接’與‘高并行’屬性，化深度計算為廣度計算。我們建立了自頂向下的編碼拆分-解碼重構機制，將復雜任務拆分為多通道高并行的子任務，構建了分布式‘大感受野’淺層光網(wǎng)絡對子任務分而治之，突破模擬計算多層深度級聯(lián)的固有誤差�！�

方璐說：“研發(fā)芯片時，受周易典籍中‘易有太極，是生兩儀’啟發(fā)，建立片上干涉-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特性，以時序復用突破通量瓶頸，為片上大規(guī)模通用智能光計算探索了新路徑�！�

兩儀一元：干涉-衍射融合計算芯片。

據(jù)介紹，太極光芯片的計算能效超現(xiàn)有智能芯片2—3個數(shù)量級，將可為百億像素大場景光速智能分析、百億參數(shù)大模型訓練推理、毫瓦級低功耗自主智能無人系統(tǒng)提供算力支撐。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl1203