资讯汇总16期：【科技周报】人工智能光芯片“太极”发布
> 资讯汇总 产业研究中心 2024.04.2816期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】人工智能光芯片“太极”发布 摘要： 人工智能光芯片“太极”发布。清华大学方璐课题组与该校戴琼海院士课题组摒弃传统电子深度计算范式，首创分布式广度智能光计算架构，研制出全球首款大规模干涉衍射异构集成芯片“太极”（Taichi）。该芯片具备每平方毫米每秒879万亿次乘加运算的面积效率与每焦耳160万亿次运算的能量效率，首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等人工智能复杂任务。相关研究成果发表于 《Science》期刊。 往期回顾 【双碳周报】欧美碳市场配额交易量涨价跌 2024.04.23 【资本市场动态】人工智能物联网独角兽特斯联完成20亿元D轮融资 2024.04.22 【科技周报】研究发现全新“蛋白—磷脂”离子孔道 2024.04.21 【上海产经观察】国内首个氢能产业投资联盟在嘉定安亭成立 2024.04.16 【双碳周报】国内外碳市场周交易总量集体上涨 2024.04.16 氮化镓量子光源芯片问世。电子科技大学信息与量子实验室研究团队与清华大学、中国科学院上海微系 统与信息技术研究所合作，通过迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，攻克了高质量氮化镓晶体薄膜生长、波导侧壁与表面散射损耗等技术难题，在国际上首次将氮化镓材料应用于量子光源芯片。目前，量子光源芯片多使用氮化硅等材料进行研制，与之相比，氮化镓量子光源芯片输出波长范围从25.6纳米增加到100纳米，并可朝着单片集成发展。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。 营养与健康所等鉴定出胰腺癌新型治疗靶点。中国科学院上海营养与健康研究所王跃祥研究组联合上海交通大学医学院附属仁济医院王理伟，研究筛选并鉴定出胰腺癌新型治疗靶点PKMYT1，揭示了PKMYT1的功能和分子机制，并提供了靶向PKMYT1治疗胰腺癌的临床前实验数据。研究利用多种临床前人源胰腺癌模型评价了PKMYT1抑制剂的有效性和安全性，证明了靶向PKMYT1是集有效性和安全性于一体的胰腺癌治疗策略。相关研究成果发表于《EMBOMolecularMedicine》期刊。 新研究突破传统分子筛晶化理论极限。吉林大学于吉红院士、陈飞剑与华东师范大学吴鹏、南京大学黎建等组成的国内研究团队同西班牙马德里材料研究所MiguelA.Camblor合作，通过链间扩展法成功合成了一例具有20×16×16元环孔道系统的三维稳定超大孔分子筛ZEO-5。该研究成果突破了传统分子筛晶化理论极限，颠覆了分子筛水热合成的固有认知，进一步证明基于新的反应机制可以实现传统水热合成难以实现的三维稳定超大孔分子筛的结构构筑，为分子筛材料领域的发展提供了新思路和方向，具有重要的科学意义和应用价值。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 研制高集成度微型超级电容器储能模块。中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅团队与该所陆瑶、德国马克斯·普朗克微结构物理学研究所冯新亮等合作，发展了图案化黏附性基底诱导电解质定向沉积的新策略，实现了在大面积、高集成度、超小型化微电极阵列上的电解质高效、快速、精确添加，研制出高集成度和高性能一致性的小型化单片集成微型超级电容器储能模块。利用平面微型超级电容器灵活多样的连接方式，团队研制出一种由无线充电线圈和微型超级电容模块组成的无缝集成超紧凑型微系统，无线充电仅2秒即可为显示屏供电30分钟。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 本报告汇编了2024年04月14日到2024年04月20日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 超灵敏热探测器精确读取量子比特 近日，芬兰阿尔托大学研究人员首次使用超灵敏热探测器测量量子比特，绕开了海森堡不确定性原理限制。他们证明，将辐射热测量计用作超灵敏热探测器可足够精确地单次读取量子比特，且它们消耗的功率是典型参量放大器的万分之一。辐射热测量计测量功率或光子数时，不必像参量放大器那样添加源自海森堡不确定性原理的量子噪声。它通过微创检测接口，可非常微妙地感知量子比特发出的微波光子。实验中，研究团队能获得61.8%的单次保真度，读出持续时间约为14微秒。当校正量子比特的能量弛豫时间时，保真度跃升至92.7%。研究人员表示，只要稍加改动，辐射热测量计就能在200纳秒内达到理想的99.9%单次保真度。去除辐射热测量计和芯片之间的其他不必要部件后，不仅读出保真度有更大改善，而且测量设备也将更小、更简单，从而使放大到更高的量子比特数变得更可行。相关研究成果发表于《NatureElectronics》期刊。（科技日报，04/15） 云上量子计算能以可扩展且实用方式访问 近日，英国科学家首次证明，云上量子计算能以可扩展且实用的方式访问，这将为用户提供安全的数据及验证数据真实性的能力，保护其隐私，并有望释放基于云的量子计算的潜力。研究团队使用了“盲量子计算”方法，该方法能以一种安全的方式连接两个完全独立的量子计算实体。使用盲量子计算，客户可访问远程量子计算机，用秘密算法处理机密数据，甚至验证结果是否正确，而不会泄露任何有用信息。重要的是，最新方法可扩展到大型量子计算。为此，研究人员创建了一个系统。该系统包括一个介于量子计算服务器和简单设备之间的光纤网络链路。该简单设备可检测远程访问云服务独立计算机上的光子，使在网络上进行盲量子计算成为可能。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（科技日报，04/15） 人工智能光芯片“太极”发布 近日，清华大学方璐课题组与该校戴琼海院士课题组摒弃传统电子深度计算范式，首创分布式广度智能光计算架构，研制出全球首款大规模干涉衍射异构集成芯片“太极”（Taichi）。该芯片具备每平方毫米每秒879万亿次乘加运算的面积效率与每 焦耳160万亿次运算的能量效率，首次赋能光计算实现自然场景千类对象识别、跨模态内容生成等人工智能复杂任务。在“太 极”架构中，自顶向下的编码拆分—解码重构机制将复杂智能任务化繁为简，拆分为多通道高并行的子任务，构建的分布式大感受野的浅层光网络对子任务分而治之，突破物理模拟器件多层深度级联的固有计算误差。团队以“易有太极，是生两仪”为启发，建立干涉—衍射联合传播模型，融合衍射光计算大规模并行优势与干涉光计算灵活重构特性，将衍射编解码与干涉特征计算进行部分/整体重构复用，以时序复用突破通量瓶颈，自底向上支撑分布式广度光计算架构，为片上大规模通用智能光计算探索了新路径。相关研究成果发表于《Science》期刊。（中国科学报，04/15） 科学家用斯格明子开发超紧凑数据存储 近日，新加坡科技研究局和新加坡国立大学的研究人员报告了一种通过编码单个斯格明子（skyrmion）来读取和写入信息的方式。这是实现基于斯格明子的数据存储设备的关键一步，有助于开发大规模低能耗数据存储。研究团队通过施加外部磁场或电压来引导自由层中的斯格明子，使电阻出现一个中间值，与高、低电阻之间的差异高达70%。磁力显微镜成像显示，磁性隧道结内确实有一个斯格明子处于中间状态—旋涡中心的自旋指向下方，边缘的自旋指向上方。科研团队表示，这种电压驱动信息开关的数据写入方式的能耗仅为电流驱动能耗的1/1000，并且通过施加电压，可以可靠地诱导斯格明子。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（中国科学报，04/15） 人工智能助力荧光显微成像突破极限 近日，复旦大学计算机科学技术学院颜波团队发明了跨任务、多维度的图像增强基础人工智能模型（UniFMIR），突破了现有荧光显微成像的极限。该团队以“一站式集成”为目标，构建了首个“统一”的荧光显微镜图像增强人工智能基础模型，大幅提升在图像超分辨率重构、各向同性重构、3D去噪、图像投影和过程重建�大任务方向上的性能。UniFMIR采用了基于SwinTransformer结构的模块来增强特征表示，可针对不同任务的网络流程共享相同的特征增强计算。通过大规模数据集对模型进行预训练，并使用不同图像增强任务的数据微调模型参数，UniFMIR展现出比专有模型更好的增强性能和泛化性。这意味着，加载了UniFMIR的荧光显微镜可能成为生命科学实验室中的“神器”。该模型为荧光显微镜图像增强提供了一个通用的解决方案，通过简单的参数微调便可应用于不同任务、成像模式和生物结构。未来，生命科学实验室的科学家可通过进一步扩展训练数据的数据量和丰富度，不断强化UniFMIR的图像重构能力。相关研究成果发表于《NatureMethods》期刊。（中国科学报，04/17） 基于声波能构建可重构光计算模块 近日，德国马克斯·普朗克光科学研究所与美国麻省理工学院研究人员合作，通过向光子机器学习添加声波维度，成功地为可重构神经形态模块奠定了基础。研究团队此次找到一种基于声波构建可重构模块的方法，用于光子机器学习。该研究的关键是光驱动产生的行进声波，其可操纵光学神经网络的后续计算步骤。比起光信息流，声波的传输时间要长得多，因此，它们在光纤中保留的时间更长，并且可依次链接到每个后续处理步骤。该团队用实验演示了第一个构建模块—循环算子，这是循环神经网络领域广泛使用的技术。它允许链接一系列计算步骤，并可为执行的每个计算步骤提供上下文。光声循环算子利用光波 导的固有特性，无需人工储层或新制造结构，现已被用来区分多达27种不同的模式，展示了其在节能的同时，高效处理上下文的能力。此次成果对生成式人工智能高效解释上下文语义信息至关重要，成果发表在美国科学促进会网站上。（科技日报，04/18） 双光梳光声光谱共振探测研究取得进展 近日，山西大学贾锁堂团队在双光梳光声光谱的共振探测研究中取得进展。研究团队利用小体积、低成本的石英音叉来完成对双光梳诱导产生的多外差声波的共振式探测。与传统的双光梳光谱方法不同，石英音叉增强多外差共振光声光谱技术通过对多外差声波中心频率的动态扫描，依次提取与石英音叉共振的频率成分，降低了对两个光学频率梳互相干时间的需求。同时，该技术通过石英音叉进行声学滤波，之后使用相敏检测器进行电学滤波，提高信号幅值的同时完成了低噪声的光—声—电能量转换过程，进一步提升了系统探测灵敏度。另一方面，石英音叉的超窄带宽在动态范围和分辨率上也具有优势。相关研究成果发表于《Light:ScienceandApplications》期刊。（科技日报，04/18） 氮化镓量子光源芯片问世 近日，电子科技大学信息与量子实验室研究团队与清华大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所合作，在国际上首次研制出氮化镓量子光源芯片。这是电子科技大学“银杏一号”城域量子互联网研究平台取得的又一项重要进展。研究团队通过迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，攻克了高质量氮化镓晶体薄膜生长、波导侧壁与表面散射损耗等技术难题，在国际上首次将氮化镓材料应用于量子光源芯片。目前，量子光源芯片多使用氮化硅等材料进行研制，与之相比，氮化镓量子光源芯片输出波长范围从25.6纳米增加到100纳米，并可朝着单片集成发展。一系列的研究进展，将进一步为大容量、长距离、高保真量子互联网的建设提供关键器件。相关研究成果发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（科技日报，04/19） 最大神经形态计算机研制成功 近日，英特尔公司研制出世界上最大的神经形态计算机HalaPoint。它包含11.52亿个人造神经元，分布在1152个Loihi2芯片上，每秒能进行380万亿次突触操作。Hal