中國(guó)芯片將助力人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

（文章來(lái)源：人民網(wǎng)）

近年來(lái)，中國(guó)在人工智能各個(gè)領(lǐng)域全面發(fā)力。以機(jī)器人為例，《2019年中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，今年我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到86.8億美元，2014-2019年的平均增長(zhǎng)率達(dá)到20.9%。人工智能發(fā)展離不開(kāi)計(jì)算能力的飛躍，芯片就是計(jì)算機(jī)的大腦。如今，國(guó)內(nèi)多個(gè)團(tuán)隊(duì)正在突破各種不同形式的芯片，在人工智能的比拼中差異化生存。

用光做傳輸信號(hào)，讓光轉(zhuǎn)換為能量，大家都能理解，但說(shuō)到讓光提供運(yùn)算能力，不少人都是一頭霧水。光子芯片，就能向光“要來(lái)”運(yùn)算能力，是白冰和團(tuán)隊(duì)致力研發(fā)的領(lǐng)域。目前，業(yè)界使用的芯片一般為電子芯片(半導(dǎo)體芯片)，即超大規(guī)模集成電路，一塊芯片上有幾百萬(wàn)的晶體管。而光子芯片上有無(wú)數(shù)個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)器，利用不同波長(zhǎng)、相位和強(qiáng)度的光線(xiàn)組合進(jìn)行信息處理。

“對(duì)于光來(lái)說(shuō)，傳輸就是計(jì)算。比如光通過(guò)一個(gè)透鏡發(fā)生折射，你通過(guò)透鏡看到另一端的物體變形了。圖像經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化傳到你的眼睛的過(guò)程中，透鏡使得圖像發(fā)生了變化，這就是一個(gè)計(jì)算的過(guò)程?！卑妆f(shuō)。白冰和初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)多有光通信背景，對(duì)于使用光進(jìn)行計(jì)算的想法，白冰覺(jué)得很自然，“技術(shù)已經(jīng)到了這個(gè)程度”。這也是他們團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楹芏喱F(xiàn)成的光學(xué)元件可以直接拿來(lái)用。

光子芯片如何與人工智能搭上邊？白冰解釋?zhuān)绻粋€(gè)芯片跑得非?？?、非常省電，一定是芯片的物理結(jié)構(gòu)與軟件高度匹配，才能實(shí)現(xiàn)高效率?，F(xiàn)在的人臉識(shí)別、自動(dòng)駕駛、安防監(jiān)控、AI金融、AI醫(yī)療等功能，都依賴(lài)人工智能算法，一款能跟算法匹配的芯片，就是人工智能芯片。

實(shí)現(xiàn)人工智能需要大量線(xiàn)性運(yùn)算，而光子芯片天生適合線(xiàn)性計(jì)算——算法高度匹配，計(jì)算速度比普通電子芯片高?！肮鈱W(xué)計(jì)算芯片在實(shí)驗(yàn)室一直存在，但長(zhǎng)期沒(méi)有比較好的應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)法落地應(yīng)用，人工智能的發(fā)展使得光子芯片有了用武之地?！卑妆f(shuō)。

2018年，全國(guó)雙創(chuàng)周北京主會(huì)場(chǎng)，白冰和團(tuán)隊(duì)已經(jīng)拿出硅光AI芯片樣本，吸引了很多人駐足。當(dāng)年第四屆中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng) ”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽上，白冰作為負(fù)責(zé)人的創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目《光子人工智能芯片》參加比賽并獲得銀獎(jiǎng)。

如今，他們?cè)谥嘘P(guān)村國(guó)防科技園有了自己的辦公室，建立了超凈實(shí)驗(yàn)室，光子人工智能芯片項(xiàng)目也成功簽約落戶(hù)順義。按照白冰的暢想，未來(lái)光子芯片主要還是瞄準(zhǔn)人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。目前，光子人工智能芯片的產(chǎn)品主要集中于云端，之后將推向設(shè)備端。

功耗是光子芯片的另一大賣(mài)點(diǎn)。無(wú)論是性能功耗比還是單位美元提供算力，光子芯片都比電子芯片更有優(yōu)勢(shì)?！半娮有酒墓谋纫呀?jīng)到了瓶頸，但是光子芯片的能力還遠(yuǎn)沒(méi)有到頂。我們希望更多資源進(jìn)來(lái)，一起優(yōu)化光子芯片的能力?！卑妆榻B，光子人工智能芯片的功耗僅為電子芯片的十分之一，能效比可達(dá)10T/W。

中科院上海微系統(tǒng)所所長(zhǎng)助理秦曦介紹，集成電路的發(fā)展已趨于極限，而通過(guò)硅光集成，用光代替原來(lái)的電進(jìn)行傳輸，成本有可能降低到原來(lái)的十分之一，甚至更低。前不久，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商都采購(gòu)了光子芯片進(jìn)行功耗測(cè)試。在未來(lái)的智慧城市建設(shè)中，光子芯片被寄予厚望。“智慧城市需要建設(shè)很多‘智慧大腦’作為信息處理中心，然后通過(guò)5G將計(jì)算能力傳出去。光子芯片可以作為‘智慧大腦’的面板，降低能耗?！?/p>

白冰介紹，光子芯片還可廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。下一步，白冰團(tuán)隊(duì)將在硬件基礎(chǔ)上提供底層工具，希望國(guó)內(nèi)高校、科研院所以及企業(yè)，共同參與，建立完整的光子芯片生態(tài)系統(tǒng)。

多所高校正在光子芯片領(lǐng)域攻堅(jiān)。今年第五期《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》上，北京大學(xué)物理學(xué)院陳建軍研究員介紹，光子芯片技術(shù)的逐漸成熟必將引起光信息技術(shù)領(lǐng)域的又一次革命，將在通信、醫(yī)療、計(jì)算、國(guó)防、能源等領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆式的革新。