创新芯片行研:寒序科技,基于自旋的非全硅基异构概率计算芯片,组合优化问题的另类解法
在浏览创新类计算芯片的过程中,看到了一款比较另类的芯片,全称可以是“基于自旋的非全硅基异构概率计算芯片”
特殊之处
计算原理:利用自旋进行基于马尔可夫链和蒙特卡洛的高性能伊辛(Ising)求解计算
简单说,就是在类似“组合优化”这一类的特定计算上:
- 量子计算优势:对比经典电子比特计算机,如 冯诺伊曼架构
- 常温可行性:对比量子比特计算机,如 D-Wave
这个来自北大物理学院的项目,是从计算原理(电子自旋)和材料(非全硅基)上,都做到了特殊,在特定计算问题上做到了又快又便宜
相同之处
市场:本质上还是加速计算的市场,用于生物医药、冶金工业、金融、AI、航空航天等场景
产品:FPGA 和 ASIC 芯片 或 加速卡,与其他加速卡竞争
风险:量子计算技术路线的突破;成本与当前市场容量的GAP
名词解释
概率计算芯片
一种专门设计用于执行概率计算和处理不确定性信息的硬件。这类芯片通常用于需要进行大量概率推理和统计分析的应用场景,如机器学习、人工智能、信号处理、金融分析等领域。在高效处理概率数据(如概率分布、条件概率等),并行处理、低功耗等方面有天然的优势
概率比特(Probabilistic Bit)
或称为不确定比特,是概率计算中的基本单元,用于表示一个二元变量的概率分布。与传统的确定性比特(只能取0或1的值)不同,概率比特可以同时表示0和1的概率,从而能够处理不确定性和随机性,扩展了传统计算模型,允许计算机系统更加灵活和健壮地处理复杂问题
组合优化问题(Combinatorial Optimization Problem)
一类特殊的优化问题,它们涉及从有限集合中选择元素以形成组合,并寻找最优或次优解的问题
马尔可夫链(Markov chain)
数学中的一个随机过程模型,它用来描述一个系统随时间演变而出现的概率性变化。这种模型的特点是“无记忆性”(memorylessness),即未来的状态转移只依赖于当前状态,而与过去的状态历史无关
蒙特卡洛方法
这是一种基于随机抽样的数值技术,通过随机数来近似计算数学、物理和工程问题。在伊辛模型中,蒙特卡洛方法可以用来模拟自旋的随机变化,并研究系统在不同温度下的平衡状态
伊辛模型
最初是为了模拟铁磁性而提出的,它假设自旋只能是“向上”或“向下”,并且相邻自旋之间存在相互作用。这种模型可以表现出相变现象,即在某个临界温度下,系统会从无序状态转变为有序状态