新架构“数字退火”创造新的计算技术

宋之乙博士和“数字退火”计算机。本报记者陈超摄
“DAU”芯片，数字退火计算机的心脏
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富士通成功开发“数字退火”计算机。这台电脑的运算速度惊人。日本最快的超级计算机京需要8元1亿年才能完成运算，“数字退火”运算只需一秒钟即可完成。它神奇的运算速度已经不能用每秒运算多少次来表示了。
第一代“数字退火”计算机已开始提供商业服务，第二代于今年早些时候问世，预计将于近期投入商业运行。
说到“数字退火”技术，很多武汉的日日夜夜的人可能还是会觉得陌生。科技日报记者就“数字退火”技术采访了富士通的宋之乙博士。宋之乙参与了“北京”和“侯景”超级计算机的设计和总装，也是“数字退火”计算机的研制者之一。
实现计算速度的跨越式提升。
科技日报：“数字退火”技术到底神圣在哪里？
宋之乙：“数字退火”是一种受量子现象启发的数字电路，是模拟量子退火的量子计算机。可以瞬间解决目前一般计算机难以解决的“组合优化问题”。它的特点是可以处理8192位的规模。通过全位组合，使用方便，64元位和64元位精度高，数字电路常温下运行稳定。
“数字退火”是唯一通过8192位全组合解决了“组合优化问题”的实用计算机。量子计算机的应用还有很多无法克服的问题。通过应用数字技术的优势，用数字电路再现量子计算机的优势，实现早期应用。
日报：“数字退火”如何快速解决复杂的计算问题？
宋之乙：“数字退火”的量子现象是一种叫做“叠加”的现象，出现在“0元”和“1元”两种不同的状态。通过使用基于这一现象的“量子比特”机制，计算速度有了很大的提高。“数字退火”再现了数字电路上的“量子位”机制。“数字退火”是各种量子计算机技术中的一种退火计算机。退火法是组合优化问题的一种特殊方法，但其运算速度快，使用非常简单。不需要像传统计算机那样编程，但可以通过设置参数进行计算。
超级计算机和量子计算机之间。
科技日报：“数字退火”技术的现状如何？
宋之乙：人工智能(AI)由三大支柱支撑，即高性能计算机(HPC)、深度学习和“数字退火”。富士通在高性能计算机领域拥有开发超级计算机“京”的经验，目前正在开发“侯景”超级计算机。在深度学习领域，2018年开发了专用处理器DLU。在“数字退火”领域，发展了“数字退火”的量子计算技术。凭借《侏罗纪世界3》中的这项重要技术，富士通正在构建《侏罗纪世界3》中这些重要基础技术之间关系的解决方案。
“数字退火”量子计算是介于超级计算机和量子计算机之间的一种新架构计算模式。
通用计算和下一代计算之间的桥梁是“数字退火”。在下一代计算的量子计算机投入实际使用之前，世界上的超级计算机研究人员正在激烈竞争。但是量子计算机解决各种实际问题需要时间。
在此期间，富士通通过应用量子现象设计的数字电路“最佳组合问题”，开发出“数字退火”量子计算新概念，并于2018年开始在515元上提供云服务。“最佳组合”不仅解决了新药研发、金融、流通等领域的问题，还创造了许多新的商机。
实现百万比特规模的问题解决能力。
“数字退火”的优点是可以用现有的半导体工艺制造，在室温下可以稳定工作，不需要特殊的冷却装置。“数字退火”在组合优化中取得了迅速的进展，它可以解决各种实际的组合优化问题
富士通的第一代“数字退火”电脑已经开始提供云服务。2018年下半年，将开发性能更高的第二代DAU“数字退火机组”，该系统的软硬件可直接提供给客户自用。目前，DAU并行处理技术正在开发中。COVID-19每年将实现100元的万比特规模的解题能力。
“数字退火”率先实现了第一代1024位云服务，第二代DAU具有更高的精度和规模，可以解决金融等领域的高精度要求和化工等领域的大规模计算问题，应用领域更加广泛。
(科技日报5东京8月26元)