戍天九思原创第768期

2024年4月12日，新华社报道，清华大学科研团队研发出智能光芯片——太极-I。

不到4个月，8月7日，《科技日报》再传捷报，该团队研制出“太极-Ⅱ”光芯片。笔者注意到，课题组负责人方璐由副教授转正成了教授，可能是年轻有为，重大贡献，破格提拔！

▲论文作者合影，图中为课题负责人方璐教授，图左和图右分别为论文共同作者——薛智威与周天贶

“太极-Ⅱ”光芯片重大突破在哪里?

《科技日报》报道称，记者7日从清华大学获悉，该校电子系方璐教授课题组与自动化系戴琼海教授课题组在智能光芯片领域取得重大进展。他们首创全前向智能光计算训练架构，研制出“太极-Ⅱ”光芯片，实现了大规模神经网络的原位光训练，为人工智能（AI）大模型探索了光训练的新路径。相关成果在线发表于最新一期国际学术期刊《自然》。“太极-Ⅱ”的面世，填补了智能光计算在大规模神经网络训练这一核心领域的空白。

笔者还是看得云里雾里，找到几篇文章对照看了看，还在《文心一言》上提了几个专业问题，算是基本搞清了。

原来AI大模型有两大核心能力——训练和推理。此前，智能光芯片“太极-I”的问世，表现出解决大规模复杂任务的“推理”能力，但未能展示出光计算的“训练”能力。此时，光神经网络训练严重依赖GPU离线建模，并要求高度匹配的前向-反向传播模型。也就是说，光芯片“太极-I”的通用性兼容性不够。

方璐教授说：“与现有训练范式不同，我们摒弃了反向传播，另辟蹊径，构建了光神经网络的对称传播模型，仅用光学系统的前向传播即可实现高效高精度光训练。”

▲智能光训练概念图

论文研究表明，“太极﹣II”能够对多种不同光学系统进行训练，并在多个任务下均表现出了卓越的性能。也就是说，具有很好的通用性兼容性。

审稿人对该研究评价称：“本文中提出的想法非常新颖，此类光学神经网络的训练过程是前所未有的。所提出的方法不仅有效，而且容易实现。因此，有望成为训练光学神经网络和其他光学计算系统的、广泛采用的工具。”

看到通用光芯片计算机的曙光

总之，“太极-II” 的面世，为智能光计算在大规模训练带来新的曙光，它与“太极-I” 将共同打造光算力新底座，为 AI 大模型训练和推理提供算力发展的新方案。

论文共同作者薛智威表示，“我们希望在 2-3 年内实现光芯片与外围设备完整封装的产品级光计算系统，逐步实现芯片从专用应用到通用应用的转变。”

笔者认为，这是迄今为止最令人振奋的芯片好消息！太极光芯片本质上是存算一体的，而且比电子存算一体芯片更快更好，比量子芯片更通用实用、更容易突破。因为光具有干涉和衍射两大特性，能够很好地解决存算一体问题。太极光芯片，利用光波衍射将光波分散成不同方向，可进行多通道并行计算；通过光波干涉产生明暗相间条纹，可灵活重构、调整和优化。

一旦，中国2-3 年内研发出通用光计算机，必将带来一场深刻的、颠覆世界的数字革命。

光子芯片取代电子芯片——引发光子人工智能革命

光芯片采用光波作为信息传输和数据运算载体，有别于传统电子芯片将电流信号作为信息载体，光子芯片具有算力大、功耗低、抗干扰强、工艺简单成本低的特点，潜力巨大。

目前，中国的激光通信、量子通信和光纤通信发展很快，但是，这三种通信使用的都是光信号，而传统的电子芯片无法处理光信号，都需要进行复杂的光信号和电信号的转换，费时费力还费钱。太极光芯片使用的是光信号，可以更好地与激光通信、量子通信、光纤通信连接和融合，必将带来一场影响深远的数字革命——光子芯片取代电子芯片的革命！这将是一场比现在传统人工智能革命更加深远的光子芯片革命！

科技创造未来，科技改变国运，希望在人才！当年，钱学森给新中国带来的，不仅是“两弹一星”成果，更是一场追赶世界前沿的科技革命！今天，中国“新时代的钱学森”来了，光子芯片必将取代电子芯片，一场引领世界的光子人工智能革命来了，国运如斯，中华民族必将重返世界之巅！