芯片領域獲重要突破！

清華大學電子工程系方璐副教授課題組、自動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），實現160 TOPS/W的通用智能計算。該研究成果于北京時間4月12日凌晨發表在最新一期的《科學》上。

光計算，顧名思義是將計算載體從電變為光，利用光在芯片中的傳播進行計算，以其超高的并行度和速度，被認為是未來顛覆性計算架構的最有力競爭方案之一。

光芯片具備高速高并行計算優勢，被寄予希望用來支撐大模型等先進人工智能應用。

智能光計算作為新興計算模態，在后摩爾時代展現出有望超越硅基電子計算的潛力。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勢被困在了不適合的電架構中，計算規模受限，無法支撐亟需高算力與高能效的復雜大模型智能計算。

“從0到1”重新設計適合光計算的新架構，是團隊邁出的關鍵一步。

相異于電子神經網絡依賴網絡深度以實現復雜的計算與功能，“太極”光芯片架構源自光計算獨特的“全連接”與“高并行”屬性，化深度計算為分布式廣度計算，為實現規模易擴展、計算高并行、系統強魯棒的通用智能光計算探索了新路徑。

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，將復雜智能任務化繁為簡，拆分為多通道高并行的子任務，構建的分布式“大感受野”淺層光網絡對子任務分而治之，突破物理模擬器件多層深度級聯的固有計算誤差。

團隊以周易典籍‘易有太極，是生兩儀’為啟發，建立干涉-衍射聯合傳播模型，融合衍射光計算大規模并行優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行部分/整體重構復用，以時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。

據論文報道：“太極”光芯片具備879 T MACS/mm2的面積效率與160 TOPS/W的能量效率，首次賦能光計算實現自然場景千類對象識別、跨模態內容生成等人工智能復雜任務。

“太極”光芯片有望為大模型訓練推理、通用人工智能、自主智能無人系統提供算力支撐。

來源：清華大學