近日，清華大學(xué)集成電路學(xué)院教授吳華強(qiáng)、副教授高濱團(tuán)隊(duì)基于存算一體計(jì)算范式，研制出全球首顆全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學(xué)習(xí)（機(jī)器學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)的憶阻器存算一體芯片領(lǐng)域取得重大突破，有望促進(jìn)人工智能、自動(dòng)駕駛可穿戴設(shè)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(xué)》。

該芯片包含支持完整片上學(xué)習(xí)所必需的全部電路模塊，成功完成圖像分類(lèi)、語(yǔ)音識(shí)別和控制任務(wù)等多種片上增量學(xué)習(xí)功能驗(yàn)證，展示出高適應(yīng)性、高能效、高通用性、高準(zhǔn)確率等特點(diǎn)，有效強(qiáng)化智能設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下的學(xué)習(xí)適應(yīng)能力。相同任務(wù)下，該芯片實(shí)現(xiàn)片上學(xué)習(xí)的能耗僅為先進(jìn)工藝下專(zhuān)用集成電路（ASIC）系統(tǒng)的3%，展現(xiàn)出卓越的能效優(yōu)勢(shì)，極具滿(mǎn)足人工智能時(shí)代高算力需求的應(yīng)用潛力，為突破馮·諾依曼傳統(tǒng)計(jì)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(chēng)記憶電阻。從這兩個(gè)字可以大致推敲出它的功用來(lái)。最早提出憶阻器概念的人，是華裔的科學(xué)家蔡少棠，當(dāng)時(shí)任教于美國(guó)的加州大學(xué)伯克利分校。時(shí)間是 1971 年，在研究電荷、電流、電壓和磁通量之間的關(guān)系時(shí)，任教于加州大學(xué)伯克利分校的蔡教授推斷在電阻、電容和電感器之外，應(yīng)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(huì)隨著通過(guò)的電流量而改變，而且就算電流停止了，它的電阻仍然會(huì)停留在之前的值，直到接受到反向的電流它才會(huì)被推回去。

簡(jiǎn)單說(shuō)，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過(guò)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(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能。實(shí)際上就是一個(gè)有記憶功能的非線性電阻器。

用常見(jiàn)的水管來(lái)比喻，電流是通過(guò)的水量，而電阻是水管的粗細(xì)時(shí)，當(dāng)水從一個(gè)方向流過(guò)去，水管會(huì)隨著水流量而越來(lái)越粗，這時(shí)如果把水流關(guān)掉的話(huà)，水管的粗細(xì)會(huì)維持不變；反之當(dāng)水從相反方向流動(dòng)時(shí)，水管就會(huì)越來(lái)越細(xì)。因?yàn)檫@樣的組件會(huì)“記住”之前的電流量，因此被稱(chēng)為憶阻器。

由于憶阻器尺寸小、能耗低，所以能很好地儲(chǔ)存和處理信息。一個(gè)憶阻器的工作量，相當(dāng)于一枚CPU芯片中十幾個(gè)晶體管共同產(chǎn)生的效用。

綜合來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)、科學(xué)百科

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