活动现场

开场介绍

2023年11月23日下午，新雅书院“南十北·学术浪漫·惊鸿系列”第二十五期在新雅书院一层大厅顺利举行，清华大学集成电路学院副教授唐建石老师以“从ENIAC到类脑计算机”为主题，对计算机与集成电路及其发展进行了科普，并分享了自己在类脑计算方面的一些交叉研究与实践。本次活动由新雅书院院长梅赐琪老师主持，30余位新雅书院的同学参与了本次活动。

梅赐琪老师主持

主题分享

唐建石老师首先由最新发布的华为Mate 60 Pro搭载的麒麟9000s芯片的话题引入集成电路的主题，并介绍了集成电路的概念：把一定数量的电子元件以及这些元件之间的连线，通过上千步的半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。然后，唐老师回顾了集成电路的发展历程：从第一台通用电子计算机ENIAC到第一个集成电路，再到如今麒麟9000s芯片和超级计算机“神威·太湖之光”。集成电路在过去几十年经历了飞速发展，让计算达到了前所未有的速度。那么，又是什么驱动集成电路高速发展的呢？唐老师介绍了集成电路产业发展的行业规律“摩尔定律”，即“集成电路芯片上所集成的晶体管数量，每18-24个月翻一番。”最后，唐老师抛出了一个问题：在集成电路经历了五十年的高速发展后，芯片集成度的增长是否能够持续下去呢？

唐建石老师分享

回应上述问题，唐老师介绍了后摩尔时代集成电路的挑战与机遇。他指出，当前集成电路面临的挑战主要有三方面：工艺瓶颈，架构瓶颈以及以人工智能为代表的新型应用场景下算力需求的爆炸性增长。工艺瓶颈是指随着器件精密程度逼近极限，使得制造工艺复杂度与成本急剧增长。架构瓶颈是指传统“存算分离”架构面临严重的“存储墙”问题，数据传输速度制约着系统的整体性能。以人工智能为代表的新型应用场景对硬件算力的需求呈现爆炸性增长远超摩尔定律所能提供的芯片算力提升。因此，面对这些挑战，唐老师提出了后摩尔时代计算芯片发展的技术路线——即新材料、新器件、新架构。由此，唐老师引出了本期的“硬核”内容——类脑计算。

关于类脑计算，唐老师首先介绍了一种在电阻、电容、电感之外的第四种电子元件——“忆阻器”，其电导值可以通过离子运动实现调制。忆阻器具有存算一体的特性，可以原位完成矩阵-向量乘法运算，大大加速神经网络计算。围绕忆阻器与类脑计算，唐老师进一步介绍了自己在材料器件、工艺架构与应用方面所进行的相关交叉研究，尤其是与物理、计算机、生物、医学等领域的团队进行了仿生神经网络与新型脑机接口等领域的合作研究。

活动现场

最后，唐老师总结了本次报告，强调了当前跨学科交叉研究的重要性，也对未来集成电路领域的发展进行了展望，并鼓励感兴趣的同学们在未来投身相关领域的研究与探索。

现场交流

在唐老师的分享后，梅赐琪老师对唐老师的精彩分享表示了感谢。现场的同学们分别就脑机接口的实现问题、忆阻器的原理与可行性问题、算法架构的选择等方面与唐老师展开了精彩的交流。

现场交流

惊鸿再现

本次惊鸿再现中，新雅书院2023级本科生王国镔同学再现了钟海旺老师在惊鸿第二十一期上题为《如何让新型电力系统的柔性负荷随“风”而动?》的 分享。王国镔同学就源网荷储互动的机制与寻找调度优解两方面展开了精炼而有深度的介绍。王国镔同学详细展开了在决策寻优过程中的优化问题，结合自己的理解对分支定界与诱导函数的算法进行了介绍，并解释了其与加快响应调度的关系。随后电机系2023级博士生李子越对再现进行了点评。他肯定了王国镔同学精简而深入的再现，并对算法实现的内容进行了补充。

王国镔同学分享

王国镔同学分享