北大团队研制全球首款毫秒级神经动力学芯片：单步运算仅2.12毫秒

刘绪刚

快科技8月3日消息，北京大学集成电路学院杨玉超教授团队与中国科学院联合研制出全球首款基于相变忆阻器的毫秒级神经动力学系统芯片，首次将神经动力学硬件系统的单步运算时间压缩至2.12毫秒，实现了类人脑级别的高速、高精度运算。这一成果为脑机接口、脑疾病早筛及个性化诊疗等领域开辟了全新的技术路径。
人脑本身是最复杂的动力学系统之一。无论是脑机接口对神经状态的实时解析，还是医学影像对脑皮层的高精度重建，都离不开对连续神经形态与动态过程的快速建模。
为此，科研人员将神经网络与微分方程相结合，构建神经动力学系统，以重建精准的三维脑结构。然而，该路径长期受困于“存储墙”瓶颈——海量计算数据在存储器和处理器之间频繁搬运，导致延迟与能耗居高不下。
杨玉超团队另辟蹊径，提出基于相变型忆阻器的“可控存内计算”新范式，使数据无需搬运即可在原位完成高效处理。相比当前业内主流先进芯片，该芯片运算性能大幅跃升，功耗显著降低，能够满足高保真脑结构建模的严苛要求。
从应用前景来看，这项技术的意义远不止于算力提升。杨玉超指出，未来的脑机接口不仅要读取神经信号，更需实时理解大脑状态、预测神经动力学演化趋势，并据此进行闭环调控。
该芯片以毫秒级速度运行，有望为脑机接口提供个体化、动态化、可解释的脑状态模型，实现真正的智能交互。在医学领域，该成果也有望为脑疾病早期筛查、病程监测和个性化诊疗干预提供全新的技术支撑。