據(jù)《光明日?qǐng)?bào)》報(bào)道，由北京航空航天大學(xué)（Beijing Aeronautics University，BUAA）電子與信息工程學(xué)院李洪革教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了一款開創(chuàng)性的計(jì)算芯片——混合隨機(jī)計(jì)算 SoC 芯片。該芯片基于完全自主研發(fā)的開源 RISC-V 架構(gòu)，容錯(cuò)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、能效高。它引入了數(shù)字表示（重新定義二進(jìn)制數(shù)）、計(jì)算算法（內(nèi)存計(jì)算）和異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)（SoC 設(shè)計(jì)）的顛覆性創(chuàng)新。這一成就建立了基于混合隨機(jī)數(shù)的新計(jì)算范式，代表了從數(shù)值系統(tǒng)表示到芯片實(shí)現(xiàn)的原創(chuàng)創(chuàng)新，支撐了中國高性能智能計(jì)算的進(jìn)步。

計(jì)算能力是反映一個(gè)國家工業(yè)基礎(chǔ)的關(guān)鍵指標(biāo)。高計(jì)算能力或高能效是智能計(jì)算的核心。然而，當(dāng)前的計(jì)算芯片技術(shù)面臨著兩大挑戰(zhàn)：電力墻和建筑墻。前者源于二進(jìn)制信息表示效率低下與功耗高之間的矛盾;后者涉及非硅基芯片與傳統(tǒng) CMOS 芯片及其計(jì)算架構(gòu)之間的不兼容。

為了解決這些問題，該團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來一直專注于非二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算機(jī)制和芯片設(shè)計(jì)。他們提出了一種新型的數(shù)字表示形式——混合隨機(jī)數(shù) （HSN），它結(jié)合了二進(jìn)制和隨機(jī)數(shù)。李教授解釋說，隨機(jī)計(jì)算是通過 CMOS 邏輯信號(hào)在給定時(shí)間段內(nèi)保持“高”的概率來表示值。換句話說，高級(jí)脈沖的頻率表示數(shù)字概率。

這項(xiàng)研究首次分析和統(tǒng)一了二進(jìn)制數(shù)、傳統(tǒng)隨機(jī)數(shù)和混合隨機(jī)數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。它為所有三個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)學(xué)表示并分析它們的特點(diǎn)，包括高容錯(cuò)性、強(qiáng)抗干擾性和高能效。這項(xiàng)工作為新的計(jì)算范式奠定了基礎(chǔ)，為解決硅基計(jì)算芯片中的電源和架構(gòu)壁問題鋪平了道路。

目前，該技術(shù)正在商用并應(yīng)用于觸摸識(shí)別、儀表顯示和飛行控制計(jì)算等領(lǐng)域。李教授表示，該團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)專門用于混合隨機(jī)計(jì)算的擴(kuò)展指令集和微架構(gòu)。目標(biāo)是支持語音和圖像處理、智能計(jì)算（包括大型 AI 模型加速）和各種形式的復(fù)雜計(jì)算等功能。片上專用算子可實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)延，滿足專用硬件性能和靈活軟件計(jì)算的雙重需求。