开启未来十年计算的1000倍提升 英特尔研究院开放日带来这些颠覆性技术

当今十年，数字化转型正在加速，未来十年，数据需求将愈发多样。这需要我们以颠覆性思维和技术创新，塑造全新的计算范式。

在以数据为中心的时代，作为英特尔公司的创新引擎和世界一流的研究实验室，英特尔研究院立足当下又着眼未来，对塑造我们这个时代的颠覆性技术进行了开创性研究，包括量子计算、神经拟态计算、机器编程、集成光电、未来安全等五大领域，而这些领域将改变计算未来的格局。

在近日线上举行的英特尔研究院开放日上，来自英特尔研究院的专家深入分享了影响未来十年计算的颠覆性技术，追求1000x提升。

追求1000倍提升 未来从此开启

当下，人们总是对于未来有着无限的憧憬。那么在英特尔研究院专家眼中的未来是怎样的？

英特尔高级院士、副总裁、英特尔研究院院长Rich Uhlig表示，英特尔的目标是让每个人都能获得百亿亿次级计算。英特尔研究院正在实现这一目标。“英特尔研究院的独特之处在于，我们不仅专注于研究新技术，还时刻谨记，我们需要在全球范围内交付这些解决方案。”

为此，英特尔研究院致力于互连、计算和内存等技术矢量共同实现的多个数量级提升以及如何编程和保护系统，简称“追求1000倍提升”。

而为了实现这样的目标，我们必须改变思考方式。如果能够将各领域专家聚集在一起，合作探索科学和技术知识的交叉领域，就一定能够实现这些改进。英特尔研究院就扮演了这样的角色。

Rich说，英特尔研究院聚焦五大关键领域，真正大规模释放数据价值，并且变革人们与数据互动的方式。这五大领域就是集成光电、神经拟态计算、量子计算、保密计算和机器编程。

集成光电

硅光子技术用激光束代替电子信号传输数据，是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术。英特尔实验室通过混合硅激光器技术的集成激光器，首次实现了基于硅光子的数据连接。

这些进步代表着光互连领域的关键进展，它们解决了电气输入/输出（I/O）性能扩展上与日俱增的挑战——目前需要大量数据计算的工作负载已经让数据中心的网络流量不堪重负。英特尔展示了包括微型化在内的关键技术构建模块的多项进展，为光学和硅技术的更紧密集成奠定了坚实基础。

英特尔资深首席工程师、英特尔研究院PHY研究实验室主任James Jaussi表示，英特尔在集成光电技术方面所取得的快速进展，将让业界能够重新构想通过光来连接的数据中心网络和架构。

目前，英特尔已经展示了与CMOS芯片紧密集成的一个硅芯片平台上所有关键的光学技术构建模块。通过将光子技术与CMOS硅芯片紧密集成的研究，能够系统地消除成本、能源和尺寸限制方面的障碍，以便为服务器封装赋予光互连的变革性能力。

James说，将光互连功率降到电气I/O功率以下，并最大限度地缩小硅光子设备的体积，从而降低成本。借助集成光电技术，我们能够将I/O数量从几百万个扩展到几十亿个，实现1000倍的提升。未来的光链路将让所有的I/O连接直接从我们的服务器封装中发出，全面覆盖整个数据中心。这项技术将彻底改变数据中心网络架构，并释放数据，显著提高数据传输效率。

神经拟态计算

随着人工智能计算任务变得越来越多样化和复杂，人工智能系统功耗不断增加。训练一个现代人工神经网络需要使用数千台集群服务器，功耗高达数百万瓦。这正逐渐变成人工智能不断发展、以及广泛普及的瓶颈。

为此，英特尔推出了满足新一代AI更强的持续学习、在线学习能力的神经拟态芯片——Loihi，并成立了英特尔神经拟态研究社区（INRC），超过100多名社区成员正在开发前景极佳且高度可扩展算法示例包括：约束满足、搜索图和模式、优化问题。

英特尔高级首席工程师、英特尔研究院神经拟态计算实验室主任Mike Davies表示，在2015年开始英特尔以现代神经科学理解作为灵感开发了一种新型计算机架构——神经拟态计算。它非常适合处理大脑可以轻松计算的各种智能工作负载。这种新型计算机架构的颠覆性不亚于从晶体管开始的对计算重新思考。

相比传统计算机架构，神经拟态架构完全模糊了内存和处理之间的界限。和大脑一样，它利用的是数据连接、数据编码和电路活动中所有形式的稀疏（sparsity）。处理就发生在信息到达时，二者同步进行。计算是数百万个简单处理单元之间动态交互的发展结果，就像大脑中的神经元一样。这种新型计算机架构旨在将能效、实时数据处理速度、学习数据的效率等提升多个数量级。

Mike说，神经拟态计算在计算效率、速度和智能功能方面带来数量级提升的潜力让人深受鼓舞。英特尔与英特尔神经拟态研究社区的合作伙伴一起，在收获的洞察基础上，让这一新生技术实现广泛和颠覆性的商业应用。

毋庸置疑，神经拟态计算未来将帮助各种应用实现巨大突破。目前，英特尔针对神经拟态计算的研究走到了第五个年头，将带领研究项目进入下一个阶段，携手生态系统合作伙伴一同探索实际应用，扩大该技术的适用范围。

量子计算

量子计算是近年来一个非常活跃的研究领域，许多公司都涉足了这个领域，英特尔也不例外。

英特尔高级首席工程师、英特尔研究院量子应用与架构总监Anne Matsuura表示，量子计算是用量子比特相互纠缠实现性能的指数级提升。量子计算机的计算能力随着量子位数量的增加呈指数级增长趋势。从理论上来讲，如果我们有50个纠缠的量子位，这样的量子计算系统所获得的状态数量将超过任何一台超级计算机。

不过，量子需要具备可扩展性，才能用于实际应用，而可扩展性早已融入到了英特尔的DNA之中。这是英特尔对于技术创新的一贯做法，对于量子计算也不例外。英特尔的量子研究主要集中在自旋量子位技术、低温控制技术和全栈创新等关键领域。每一个领域都旨在解决通往量子计算可扩展性道路上的关键挑战，英特尔正在系统地布局每一个领域，以实现量子扩展。

Anne解释说，相比其他量子位路径，自旋量子位技术更能满足可扩展性需求。对英特尔来说，这是一项充分利用自身制造能力的战略决策。英特尔量子研究的一个优势在于，构建量子位的晶圆厂实际上同样用于开发最新、最出色的制程节点。

由于量子计算是一种全新的计算类型，运行程序的方式完全不同，因此我们需要开发量子专用的软件、硬件和应用。这也意味着，从应用、编译器、量子位控制处理器、控制电路，到量子位芯片器件，量子计算的整个堆栈都需要采用全新组件。英特尔正在开发整个量子计算堆栈的所有组件，逐步实现商用级量子计算的愿景。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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