“傅里葉變換”是頻率的“翻譯器”，可將聲音、圖像等復(fù)雜信號轉(zhuǎn)換為頻率語言，是科學(xué)和工程領(lǐng)域一種基礎(chǔ)且應(yīng)用廣泛的計算方式。北京大學(xué)研究團隊創(chuàng)出一種全新的多物理域融合計算架構(gòu)，可利用后摩爾新器件支持傅里葉變換，使算力提升近4倍，為具身智能、邊緣感知、類腦計算、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域開辟新的可能。該成果9日發(fā)表于《自然-電子學(xué)》。

近年來，新型計算場景不斷涌現(xiàn)，對運算速度、精度等要求越來越高，而傳統(tǒng)硅基器件經(jīng)過近幾十年發(fā)展已逼近極限。以憶阻器、光電器件為代表的后摩爾時代的新型器件憑借獨特的計算性能，被視為突破算力與能效困局的希望。然而，這些新器件往往由于可支持的計算方式單一，無法適配實際應(yīng)用中多樣化計算方式的需求“跑不起來”，嚴重制約著算力和效能提升。

北京大學(xué)人工智能研究院研究員陶耀宇、集成電路學(xué)院教授楊玉超組成的科研團隊，瞄準傅里葉變換這一通用計算方式，創(chuàng)造性地將“易失性氧化釩器件”與“非易失性氧化鉭/鉿器件”這兩種適合做頻率轉(zhuǎn)換載體的新器件，在多物理域融合架構(gòu)下進行系統(tǒng)集成，做出了可應(yīng)用于傅里葉變換等多樣化計算方式的硬件系統(tǒng)。

“這種計算架構(gòu)可讓多種計算方式在其適合的物理域如電流、電荷、光等進行計算，使計算效率更高。”陶耀宇介紹，兩種器件在系統(tǒng)集成后充分發(fā)揮了在頻率生成調(diào)控與存算一體方面的互補優(yōu)勢，在保證計算精度、降低計算功耗的前提下，將傅里葉變換計算速度從當前每秒約1300億次提升至每秒約5000億次，運算速度提升數(shù)倍。

陶耀宇表示，新的計算框架有望突破后摩爾新器件的算子譜系擴展難題，即可同時支持多種計算方式，使新器件能真正“跑起來”，加速新器件在人工智能基礎(chǔ)模型、具身智能、自動駕駛、腦機接口、通信系統(tǒng)等前沿領(lǐng)域的落地應(yīng)用。