中国芯片将助力人工智能产业的发展

（文章来源：人民网）

近年来，中国在人工智能各个领域全面发力。以机器人为例，《2019年中国机器人产业发展报告》显示，今年我国机器人市场规模预计达到86.8亿美元，2014-2019年的平均增长率达到20.9%。人工智能发展离不开计算能力的飞跃，芯片就是计算机的大脑。如今，国内多个团队正在突破各种不同形式的芯片，在人工智能的比拼中差异化生存。

用光做传输信号，让光转换为能量，大家都能理解，但说到让光提供运算能力，不少人都是一头雾水。光子芯片，就能向光“要来”运算能力，是白冰和团队致力研发的领域。目前，业界使用的芯片一般为电子芯片(半导体芯片)，即超大规模集成电路，一块芯片上有几百万的晶体管。而光子芯片上有无数个光学开关器，利用不同波长、相位和强度的光线组合进行信息处理。

“对于光来说，传输就是计算。比如光通过一个透镜发生折射，你通过透镜看到另一端的物体变形了。图像经过转化传到你的眼睛的过程中，透镜使得图像发生了变化，这就是一个计算的过程。”白冰说。白冰和初创团队多有光通信背景，对于使用光进行计算的想法，白冰觉得很自然，“技术已经到了这个程度”。这也是他们团队的优势，因为很多现成的光学元件可以直接拿来用。

光子芯片如何与人工智能搭上边？白冰解释，如果一个芯片跑得非常快、非常省电，一定是芯片的物理结构与软件高度匹配，才能实现高效率。现在的人脸识别、自动驾驶、安防监控、AI金融、AI医疗等功能，都依赖人工智能算法，一款能跟算法匹配的芯片，就是人工智能芯片。

实现人工智能需要大量线性运算，而光子芯片天生适合线性计算——算法高度匹配，计算速度比普通电子芯片高。“光学计算芯片在实验室一直存在，但长期没有比较好的应用场景，无法落地应用，人工智能的发展使得光子芯片有了用武之地。”白冰说。

2018年，全国双创周北京主会场，白冰和团队已经拿出硅光AI芯片样本，吸引了很多人驻足。当年第四届中国“互联网 ”大学生创新创业大赛总决赛上，白冰作为负责人的创业项目《光子人工智能芯片》参加比赛并获得银奖。

如今，他们在中关村国防科技园有了自己的办公室，建立了超净实验室，光子人工智能芯片项目也成功签约落户顺义。按照白冰的畅想，未来光子芯片主要还是瞄准人工智能领域的应用与发展。目前，光子人工智能芯片的产品主要集中于云端，之后将推向设备端。

功耗是光子芯片的另一大卖点。无论是性能功耗比还是单位美元提供算力，光子芯片都比电子芯片更有优势。“电子芯片的功耗比已经到了瓶颈，但是光子芯片的能力还远没有到顶。我们希望更多资源进来，一起优化光子芯片的能力。”白冰介绍，光子人工智能芯片的功耗仅为电子芯片的十分之一，能效比可达10T/W。

中科院上海微系统所所长助理秦曦介绍，集成电路的发展已趋于极限，而通过硅光集成，用光代替原来的电进行传输，成本有可能降低到原来的十分之一，甚至更低。前不久，国内三大运营商都采购了光子芯片进行功耗测试。在未来的智慧城市建设中，光子芯片被寄予厚望。“智慧城市需要建设很多‘智慧大脑’作为信息处理中心，然后通过5G将计算能力传出去。光子芯片可以作为‘智慧大脑’的面板，降低能耗。”

白冰介绍，光子芯片还可广泛应用于自动驾驶、智能机器人、工业物联网等领域。下一步，白冰团队将在硬件基础上提供底层工具，希望国内高校、科研院所以及企业，共同参与，建立完整的光子芯片生态系统。

多所高校正在光子芯片领域攻坚。今年第五期《半导体学报》上，北京大学物理学院陈建军研究员介绍，光子芯片技术的逐渐成熟必将引起光信息技术领域的又一次革命，将在通信、医疗、计算、国防、能源等领域产生颠覆式的革新。