他們現在想達到的研究目標，就是將存儲和計算融合在同一個物理操作中。
如果采用憶阻器或者類似的交叉陣列結構，就能基本實現這個目標。
例如，可以將這個陣列想象成一個棋盤，每一行代表一個輸入電壓信號，每一列代表一個輸出電流信號，那麼，每一個交叉點，就是一個憶阻器單元，其中的電導值，就代表了一個矩陣中的權重。
而要利用物理定律實現這個矩陣乘法，首先可以通過特定的電脈衝，將訓練好的神經網絡權重值，精確地編程到每個憶阻器的電導值上，這一步就相當於把模型固化在了硬件裡。
當需要計算時，將輸入向量轉換成相應的電壓信號，同時施加到陣列的行線上，再根據歐姆定律i=vg），每個憶阻器就會產生一個與其輸入電壓和自身電導成正比的電流。
然後，根據基爾霍夫電流定律，每一列線上的總電流是所有行線在該列上產生的電流之和，則每一列的總輸出電流，i=∑vg），恰好就是輸入向量與權重矩陣一列的向量點乘結果。
也就是說，整個陣列在一個時鐘周期內，在一次物理操作中，就完成了整個矩陣乘法的計算。
當林東升將自己的想法分享出來時，所有的人全都驚呆了。
這確實是一個天才的想法，而且，切實可行！
黃院士聽了，也是眼睛一亮，非常認可他的這個解決方案。
如此看來，她當初向姚教授求助，讓林東升這樣的數學和計算機雙料天才參與進來，絕對是一個非常正確且英明的決定。
不過，她認真思索一番後，很快又皺眉說道：“這個解決思路是正確的，不過，傳統的模擬計算因噪聲、器件非理想特性等原因，精度很難超過8位，接下來咱們需要突破的，就是最難的精度問題。”
“也就是說，咱們還需要開發出相應的高精度電導調製技術，能夠將權重值精確、穩定地寫入憶阻器單元，並實現多個離散的電導狀態。”
在黃院士的指導下，科研團隊又埋頭苦乾了兩個月，終於研究出了創新的電路設計。
即使用一對憶阻器來表示一個權重，一個正項，一個負項，再通過差分信號來抵消共同噪聲，提高信噪比和動態範圍。
同時，將一個大陣列分解為多個小核，這樣可以減少長導線帶來的電阻和電容效應，這些效應，往往也是導致信號衰減和失真的主要原因。
最後，他們又在陣列的輸出端集成了高精度、低功耗的模數轉換器，將模擬電流信號及時轉換為數字信號進行後續的處理。
之後，他們通過反複驗證，終於成功設計出了基於55納米工藝的模擬矩陣計算芯片，並在純模擬計算模式下，實現了96.6的驚人準確率，這也充分證明了它進行高精度、複雜ai推理的能力。
經過測算和實驗，他們發現該芯片在執行矩陣乘法任務時，其單位能效比同等工藝下的傳統數字芯片如cpu和gpu），提升了數十倍甚至上百倍，功耗卻直接降低了一到兩個數量級。
可以說，因為“存算一體”架構消除了大量的數據搬運，讓計算可以在存儲器內並行發生，極大地提升了計算並行度和吞吐量，也讓單位麵積的計算密度，遠高於數字邏輯單元。
當一切塵埃落定，整個科研團隊都在為實驗和驗證的成功歡喜時，林東升默默地走出了實驗室。
他看了一眼漆黑如墨的夜空，那裡依舊是那麼幽深，仿佛永遠都看不到儘頭，同時，他的身體深處，再次湧現出一股無力感。
什麼時候，人類才可以將這星辰大海，徹底研究明白？
他頓時想起了一句電影裡的台詞：“成人的世界裡，總是這麼艱難嗎？——是的，一直都是！”
不知何時，黃院士也走了出來，站在了他的身旁，笑著問道：“和大家一起研究了這麼久，折騰出了這麼厲害的東西，你似乎一點都不興奮？”
“在想出解決思路的那一瞬間，我就提前興奮過了，後麵的這些，不過是為了驗證前麵的猜想而已。”林東升淡淡地說道。
“但是，你作為數學方麵的天才，應該也明白，解題答案雖然很重要，但推導過程也同等重要！”黃院士語重心長地說道。
林東升點了點頭，所以，他能理解大家的激動和興奮。
“你可能還不明白高精度模擬矩陣計算芯片研發的重大意義，那我簡單和你說一下吧，它證明了一條繞過內存牆和馮諾依曼瓶頸的有效路徑，為後摩爾時代的計算架構，提借口了中國方案，同時，它極高的能效比，使得在手機、傳感器、物聯網設備等電池供電的邊緣端，直接運行複雜ai模型成為了一種可能，實現了真正的端側智能……”
“如果未來能構建起基於該原理的大規模集群，將有望極大地降低ai數據中心的運營成本和碳排放，它相當於是一次從物理原理層麵出發的、顛覆性的換道超車嘗試，不僅展示了中國在ai基礎硬件領域的頂級創新能力，更為全球ai算力瓶頸的解決，提供了一個充滿希望的中國答案。”黃院士又補充道。
這章沒有結束，請點擊下一頁繼續閱讀！
聽到這裡，林東升終於意識到這項研發的重大意義了，他平靜的心湖，也有了一絲波動。
“當然，這一切還隻是開始，後續咱們需要做的，就是讓這項技術成功走向大規模量產，從實驗室到工廠，這一步的難度和跨越，依然很大。”黃院士感歎道。
“那……那我還需要繼續在這裡研究嗎？”林東升緊張地問道。
他可不希望這種沒日沒夜的研究工作，一直持續下去，甚至是持續好些年。
“這裡的研究會一直持續下去，但你的工作，暫時就到此為止吧，你還會有更多重要的事情去做，不過，你放心，到時的頂刊論文上，你的名字會排在很靠前的位置，另外，如果後期國家有這方麵的獎勵和獎項，肯定也少不了你一份。”黃院士笑著說道。
“我能參與到這項意義重大的研究中，也學到了很多東西，成長了許多，已經是莫大的榮幸了，至於其它，我並不是很在意，還是順其自然吧，現在，我隻想好好休息一陣子。”林東升坦言道。
“這陣子辛苦你了。”黃院士伸出手，想摸一下他的頭，以示鼓勵，但是，夠不著。
林東升回過神來，彎腰向她鞠了個躬，這才踏著輕快的步伐，走進了濃濃的夜色中。
“你才是中國的未來呀，清北能有你這樣的青年才俊，未來可期……”黃院士看著他修長的背影，一臉欣慰地感歎道。
喜歡八零後考清華：我靠讀書報恩全家請大家收藏：()八零後考清華：我靠讀書報恩全家書更新速度全網最快。