想象一下，一枚芯片上集成了記憶和計算的能力，在保護用戶隱私同時，還具備了類似人腦的自主學習，能耗僅為先進工藝下專用集成電路系統(tǒng)的1/35，聽起來是不是很神奇？

　　近期，清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱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(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展。該研究成果日前發(fā)表在《科學》上。

　　早在1946年，“計算機之父”馮·諾依曼提出并定義了計算機架構(gòu)，采用二進制的編碼，由存儲器和處理器分別完成數(shù)據(jù)存儲和計算。但是，隨著人工智能等應(yīng)用對數(shù)據(jù)存儲和計算需求的不斷提升，存算一體的需求變得日益迫切。

　　記憶電阻器，是繼電阻、電容、電感之后的第四種電路基本元件。它可以在斷電之后，仍能“記憶”電阻狀態(tài)，被當做新型納米電子突觸器件。

　　面向傳統(tǒng)存算分離架構(gòu)制約算力提升的重大挑戰(zhàn)，吳華強、高濱聚焦憶阻器存算一體技術(shù)研究，探索實現(xiàn)計算機系統(tǒng)新范式。憶阻器存算一體技術(shù)在底層器件、電路架構(gòu)和計算范式上全面顛覆了馮·諾依曼傳統(tǒng)計算架構(gòu)，可實現(xiàn)算力和能效的跨越式提升，同時，該技術(shù)還可利用底層器件的學習特性，支持實時片上學習，賦能基于本地學習的邊緣訓(xùn)練新場景。

　　課題組基于存算一體計算范式，創(chuàng)造性提出適配憶阻器存算一體實現(xiàn)高效片上學習的新型通用算法和架構(gòu)，通過算法、架構(gòu)、集成方式的全流程協(xié)同創(chuàng)新，研制出全球首顆全系統(tǒng)集成的、支持高效片上學習的憶阻器存算一體芯片。

　　放眼未來，吳華強希望團隊的方案、技術(shù)能夠走出實驗室，切實推動科研成果轉(zhuǎn)化，致力服務(wù)國家所需、社會所需。