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隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。 目前被廣泛使用的經(jīng)典馮·諾依曼計算架構下數(shù)據(jù)存儲與處理是分離的，存儲器與處理器之間通過數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，在面向大數(shù)據(jù)分析等應用場景中，這種計算架構已成為高性能低功耗計算系統(tǒng)的主要瓶頸之一：數(shù)據(jù)總線的有限帶寬嚴重制約了處理器的性能與效率，且存儲器與處理器之間存在嚴重性能不匹配問題。憶阻器存算一體系統(tǒng)把傳統(tǒng)以計算為中心的架構轉變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為中心的架構，其直接利用阻變器件進行數(shù)據(jù)存儲與處理，通過將器件組織成為交叉陣列形式，實現(xiàn)存算一體的矩陣向量乘計算。憶阻器存算一體系統(tǒng)可以避免數(shù)據(jù)在存儲和計算中反復搬移帶來的時間和能量開銷，消除了傳統(tǒng)計算系統(tǒng)中的“存儲墻”與“功耗墻”問題，可以高效、并行的完成基礎的矩陣向量乘計算，未來極有潛力成為支撐人工智能等新興應用的核心技術。 清華大學吳華強教授團隊實現(xiàn)了材料與器件、電路設計、架構和算法的軟硬件協(xié)同等多方面原始創(chuàng)新，解決了系統(tǒng)精度損失等被廣泛關注的難題： 材料與器件創(chuàng)新。科研團隊選擇了電學特性穩(wěn)定的二氧化鉿作為憶阻層核心材料，提出了通過插入少量氧化鋁層來固定離子分布、抑制晶粒間界形成的新理論，提出了引入熱增強層的新原理器件結構，成功抑制了憶阻器非理想特性的產(chǎn)生。 電路設計創(chuàng)新。開發(fā)了一套憶阻器與晶體管的混合電路設計方法，提出“差分電阻”設計思想，采取源線電流鏡限流設計，抑制了憶阻器電路中可能產(chǎn)生的各種計算誤差。 算法創(chuàng)新。提出了混合訓練算法，僅用小數(shù)據(jù)量訓練神經(jīng)網(wǎng)絡并只更新最后一層網(wǎng)絡的權重，即可將存算一體硬件系統(tǒng)的計算精度達到與軟件理論值相同的水平。 “技術鏈”創(chuàng)新。從“單點技術突破”拓展到“技術鏈突破”，開發(fā)了針對憶阻器存算一體芯片的電子設計自動化（EDA）工具，打通了從電路模塊設計到系統(tǒng)綜合再到芯片驗證的設計全流程。 上述理論和方法發(fā)表于《自然》《自然·納米技術》《自然·通訊》等國際頂級期刊，以及被譽為“集成電路奧林匹克”的“國際固態(tài)電路大會”等頂級學術會議。研究成果被“國際半導體技術路線圖”和30多部綜述文章長篇幅引用。團隊已在該研究方向申請國內(nèi)外專利72項，其中30項已獲得授權，知識產(chǎn)權完全自主可控。 團隊已研制出全球首款憶阻器存算一體芯片和系統(tǒng)，集成了8個憶阻器陣列和完整的外圍控制電路，以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升了計算設備的算力。全系統(tǒng)的計算能效比當前主流的人工智能計算平臺——圖形處理器（GPU）高兩個數(shù)量級。團隊還設計了一款基于130nm工藝研制的完整憶阻器存算一體芯片，在MNIST數(shù)據(jù)集上計算速度已超過市面上28nm工藝的四核CPU產(chǎn)品近20倍，能效有近千倍的優(yōu)勢。

項目成果/簡介:隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。

01項目背景 片上網(wǎng)絡將片上路由器按照一定的拓撲結構互連，從而構成一個片上微網(wǎng)絡結構。不同功能的IP核通過網(wǎng)絡接口NI接入到片上網(wǎng)絡中來，網(wǎng)絡接口對IP核發(fā)送的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)封裝，形成固定格式的分組。片上路由器根據(jù)分組的目的地址信息，將數(shù)據(jù)分組在網(wǎng)絡中正確的傳輸?shù)侥康腎P核。片上網(wǎng)絡可以為系統(tǒng)中任意一對IP核之間實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)通信。互連網(wǎng)絡中的一些控制協(xié)議，例如流量控制機制、路由算法、任務調(diào)度機制、服務保障機制等，都可以應用到片上網(wǎng)絡中來，以提高系統(tǒng)的通信效率。由于片上網(wǎng)絡采用分組交換，IP核之間數(shù)據(jù)通信的基本數(shù)據(jù)單元是分組，不同的分組根據(jù)目的地址信息在網(wǎng)絡中獨立傳輸。片上網(wǎng)絡技術能夠有效的克服基于總線結構的片上系統(tǒng)在大規(guī)模集成下的瓶頸，在時延、吞吐、功耗、可擴展性和可靠性等方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。多核，多片架構將成為芯片設計的發(fā)展趨勢。 處理器多芯片之間的通信已經(jīng)成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸，處理器之間進行數(shù)據(jù)交互的能力或將成為下一個集成電路發(fā)展的關鍵技術指標。針對不同應用場景和性能要求，根據(jù)各自的架構設計出更適合的高效而可靠的片間互連(NetworkonPackage，NoP)協(xié)議，將使得集群芯片的性能得到進一步優(yōu)化。 02項目簡介 研究基于路由交換的異構計算系統(tǒng)算力擴展總體架構，包含異構計算資源節(jié)點之間、片上交換路由與片上處理資源之間、片上處理資源與外部接口之間的互連結構與互連拓撲，如圖3所示。 設計與物理層解耦的輕量級網(wǎng)絡架構，使之可以在不同的物理連接方式之上靈活的構建多種拓撲的網(wǎng)絡。針對機載計算任務的算力提升需求，研究異構計算節(jié)點的算力擴展問題，通過基于路由交換的、可擴展的互連構建異構計算系統(tǒng)，采用輕量化互連協(xié)議實現(xiàn)異構計算節(jié)點的低延時、高帶寬互連，驗證基于路由交換的異構計算系統(tǒng)對于特定應用的高速并行分布式處理效果。本系統(tǒng)的主體思想是將片上網(wǎng)絡（NetworkonChip，NoC）互連協(xié)議擴展到片間互連（NetworkonPackage，NoP），實現(xiàn)芯片內(nèi)部計算資源到集群芯片的延伸。

數(shù)據(jù)是企業(yè)的重要資源，數(shù)據(jù)質(zhì)量則是體現(xiàn)其價值的關鍵。大多數(shù)企業(yè)已建立的眾多的基礎專業(yè)數(shù)據(jù)庫、信息資源管理系統(tǒng)，并完成的數(shù)據(jù)倉庫建設，但是對數(shù)據(jù)與信息的質(zhì)量、新數(shù)據(jù)是否上來以及上來及時性等缺乏有效的監(jiān)控手段；同時，已有信息資源往往被分散的保存著，其管理維護乃至數(shù)據(jù)庫的變更都難以掌控。本系統(tǒng)基于元數(shù)據(jù)、元結構、元知識模擬專家對于數(shù)據(jù)與信息資源的管理策略，利用機器學習、自然語言處理以及知識庫技術，實現(xiàn)了基礎數(shù)據(jù)資源監(jiān)控與管理，建立了基礎數(shù)據(jù)資源動態(tài)監(jiān)控與質(zhì)量巡檢系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括： 元數(shù)據(jù)管理 建立和管理包含所有基礎數(shù)據(jù)庫結構信息的元數(shù)據(jù)庫，使對各個基礎庫中的最新數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)項變更歷史等有一個全面的掌控；同時也為今后建立在基礎庫之上的應用和對數(shù)據(jù)庫的維護打下良好的基礎。 重要基礎數(shù)據(jù)的采集監(jiān)控 對各基礎數(shù)據(jù)庫中的重要數(shù)據(jù)是否及時采集入庫及基礎數(shù)據(jù)的刪除進行定期的監(jiān)控，并對監(jiān)控的結果給出相關結論報表，以便及時了解各基礎庫數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)增刪情況。 數(shù)據(jù)質(zhì)量巡檢子系統(tǒng) 定期地對各基礎數(shù)據(jù)庫中的重要數(shù)據(jù)項進行質(zhì)量檢查，監(jiān)控各數(shù)據(jù)項中的數(shù)據(jù)是否滿足給定的規(guī)則條件，對于不符合條件的數(shù)據(jù)通過提供的預警機制進行預警。 本技術可用于通信、能源、交通、政府、國家中醫(yī)藥管理局、醫(yī)療機構、冶金行業(yè)、石油石化等行業(yè)。

該系統(tǒng)在安卓手機上開發(fā)應用軟件，通過蜂窩網(wǎng)將控制信令傳送至WEB服務器，由服務器經(jīng)ZigBee網(wǎng)絡智能控制各種電器或者設備。它具有以下技術特性： ZigBee組網(wǎng)：成本低、功耗小、體積小、無線、自組織網(wǎng)絡、動態(tài)網(wǎng)絡拓撲等特點。 智能手機：以安卓智能手機為主，可免費定制開發(fā)支持其他智能手機。 節(jié)點功能：（1）開關：門、窗、窗簾、燈、空調(diào)、電視、音響、熱水器等；（2）視頻監(jiān)控；（3）報警：入侵、火、煙霧等；（4）看護：老人、小孩等；（5）烹飪：煮飯、燉湯等。 嵌入式IP服務器：處理器S3C6410，ARM1176JZF-S內(nèi)核，Android操作系統(tǒng)。

        5T管理”理念，即基于農(nóng)作物及果實生長的自然通道特性，按時間敏感性將收儲過程界定為熟收 (T1)、田場 (T2)、干燥 (T3)、收倉 (T4)以及倉儲 (T5)等5個事件，進一步圍繞5個事件優(yōu)選管理目標因子和控制因子、制定管理指標體系和配套先進適用技術裝備。在吉林省糧食和物資儲備局的支持下，依據(jù)“5T管理”原理，制定了《吉林優(yōu)質(zhì)稻谷收儲作業(yè)5T管理技術規(guī)程》。依托吉林省糧食和物資儲備局、吉林大米聯(lián)盟、九臺貢米聯(lián)盟、益海嘉里金龍魚等大米相關產(chǎn)業(yè)組織在省內(nèi)外進行推廣，減損效果顯著，可以顯著延長大米的保鮮期，特別是探明了不當管理導致的7.16%“隱性”損失，同時也減少了糧食微生物毒素危害，為稻谷的持久鮮活保駕護航。

試驗檢測是進行工程質(zhì)量檢測的有效方式。試驗室在工程質(zhì)量管理中心是一個非常重要的環(huán)節(jié)。

智教高校報修管理系統(tǒng)優(yōu)化校園設施維修流程，提升服務效率與質(zhì)量，滿足學校師生及后勤管理部門的需求，維修完成后，能對維修服務質(zhì)量（如維修效果、維修人員態(tài)度）進行打分評價，并可填寫反饋意見，以便學校改進服務。 教師、學生可以通過手機端，點擊報修服務、我要報修后，可以根據(jù)實際報修情況進行問題描述、上傳圖片等。學生可以實時跟蹤維修進度，并對維修結果進行線上打分、評價。