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重磅!之江实验室发布10余项最新科研成果

 发布日期:2022-09-07

9月5日下午,之江实验室举行重大科研成果发布会,重磅发布智能计算、前沿基础研究及器件装备等领域的十余项最新科研进展。这是之江实验室自2019年以来连续第四年集中发布科研成果。

 

聚焦智能计算 探索科学研究新范式

2020年世界互联网大会期间,之江实验室主任朱世强首次公开阐释智能计算的“之江定义”。两年来,在智能计算战略方向的引领下,之江实验室在基础理论、软硬件体系、重大应用等方向均取得了突破性发展,构建了智能计算的体系优势。

发布会上,智能计算系列丛书——《智能计算》《计算制药》《计算育种》《计算材料》《计算天文》首次亮相。“站在信息产业由爆发式增长向系统化精进的重要关口,智能计算未来的发展仍然面临多重挑战。我们以丛书的形式回顾和总结了之江实验室在智能计算方面的思考、探索和实践,以期在更大范围内凝聚共识,与社会各界一道,利用智能计算技术,服务我国社会经济高质量发展。”朱世强在序文中如是说道。

之江实验室总工程师赵志峰详细介绍了实验室在智能计算领域的基础理论发展、前沿理论学术成果、标准化成果及Science科学伙伴期刊Intelligent Computing的最新进展。“有人说基础理论是灯塔,指引着我们前进的方向;也有人说基础理论是基石,为我们构造了技术的底座。但是基础理论更是一种态度,是之江实验室的科学精神,指引着我们从基础理论的研究到关键技术的突破,再到工程应用的创新,实现了从科学技术到工程应用的一体贯通。也希望更多的人加入我们,共同探索智能计算的‘中国定义’。”赵志峰说。

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“之江朱雀”智能图计算平台就是之江实验室在智能计算领域取得的重大成果之一。“该平台是基于分布式内存计算的大规模高效图计算平台,集成了针对大规模多源异构数据的图分析算法、图交互式查询、图表示学习、图生成学习等计算能力,能够一站式赋能医药制造和生物育种等科学计算。”项目负责人陈红阳介绍道。在近期举办的国际顶级图学习标准OGB(Open Graph Benchmark)挑战赛中,之江朱雀智能图计算平台摘得OGB挑战赛全球冠军。

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“希望让算力像水电一样,随时随处可得。”之江实验室智能计算数字反应堆总架构师潘爱民在会上发布了“之江瑶光”智能计算操作系统。该系统能够面向不同的计算任务提供相应的算法、函数或框架,避免重复开发和不兼容的问题。同时,系统具备算力聚合和数据编排调度的能力,可以让数据高效地到达计算集群和节点。系统支持各种计算任务和各种应用场景,包括需要大规模算力的计算任务、数据驱动的计算任务、常规的和定制开发的计算任务,以及使用闲散算力的计算任务等等。

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基于“之江瑶光”,之江实验室已经形成FAST@LAB智能计算天文平台、SATH智能计算制药开放平台、CERESLAB智能计算育种开放平台、“之江昆吾”智能计算材料开放平台和“之江天基”智能计算基因服务平台。其中,智能计算育种开放平台已经在中科院东北地理与农业生态研究院、中国水稻研究所进行育种应用;智能计算材料服务平台理论预测发现了三种热电阈值大于1的高性能热电材料,并通过实验验证。

发布会详细介绍了各平台的研究进展和应用情况,充分反映了之江实验室数字反应堆科学装置赋能前沿基础研究、打造智能计算赋能科学研究新范式的最新探索。


面向基础研究 引领世界科技前沿

锚定国家战略,开展前沿基础研究,勇闯科研“无人区”,是之江实验室自成立以来就坚持的目标和方向。

会上,之江实验室发布了性能指标全球最高的新一代极弱力测量科学装置。这台由之江实验室牵头,联合浙江大学设计研制、具备完全自主知识产权的科学测量仪器,具备了力灵敏度达4.3×10-21N/Hz1/2、力分辨率达4.2×10-23N的极弱力测量能力。经过与目前全球相关领域的公开指标对比以及专家验收测试,该装置的核心性能指标,已居全球最高水平。

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“我们希望这台极弱力测量科学装置,能够为研究暗物质、暗能量、引力波等宇宙学领域的重大科学问题做出贡献。”项目专家高晓文说道,“此外,该装置还能够服务地质勘探、矿产探查、灾害预警等现实场景。”

面向未来的6G发展,之江实验室发布了超高速太赫兹通信技术。“太赫兹通信技术所使用的高频载波能将带宽提升至几十GHz甚至更高,可以提供T比特级的超高数据传输速率和高速无线数据分发,是第六代移动通信(6G)的关键候选技术之一。”项目负责人余显斌介绍道。

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针对太赫兹通信存在的瓶颈问题,之江实验室太赫兹通信团队搭建了一套基于多维复用的光子太赫兹无线通信平台,在265-335GHz频段内成功实验实现了4路汇聚速率超Tbps的光电太赫兹无线系统,传输距离达到100米,系统单路速率距离积高达25600Gbps·m,该项指标处于国际领先水平。

随着技术的发展,量子计算机打破了传统计算机的算力桎梏,但强大的计算能力也使其能够轻而易举破解经典密码算法,大数据时代的信息安全将受到极大威胁。

之江实验室发布的“天权”后量子密码平台,是国内首个完全自主研发、高性能、高安全的后量子密码平台,旨在为量子时代下的信创做好充分的技术储备。“平台具备抗量子安全、代码安全以及侧信道安全,可以全链路保障从源代码到硬件到端的安全性,并将在加密通信协议、物联网数据与用户隐私保护等领域中发挥重要作用。”项目负责人刘哲表示。


研制核心器件与装备 破解“卡脖子”难题

瞄准关键领域,持续推进关键核心技术攻关,这场发布会上,之江实验室围绕破解“卡脖子”难题交出了一份亮眼的成绩单。

光刻机,一直被认为是挡在我国芯片产业发展道路上的巨石,是我国半导体行业发展最大的痛点之一。之江实验室本次发布的高通量激光直写光刻技术与装备,为国产光刻技术开辟了一条全新的技术路径。

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“我们采用双光束激光直写、并行多通道快速光刻等技术,充分利用激光的易操纵性,将激光直写光刻的精度提升至20nm-50nm尺度,大幅提升了刻写速度。”据项目负责人匡翠方教授介绍,经过两年多的攻关,团队成功研制了多套多通道激光直写装备,其中十通道激光直写系统实现了100M/S的刻写通量。此外,团队还自主研发了适配高通量纳米激光直写装置的光刻胶。

在同样亟需国产替代的芯片行业,之江实验室发布了国内首颗FeFET存算一体阵列芯片,这是目前国内唯一支持存储和存算功能的铁电晶体管阵列芯片。“FeFET即铁电场效应晶体管,是一种新型的高速、低功耗器件,天然具有实现存算一体架构的优势。”项目负责人韩根全介绍道,“之江实验室成功实现了具有自主产权的高性能FeFET,相关指标达到国际先进水平。”通过探索FeFET集成技术,经过自主设计,流片与封装,之江实验室还实现了国内首颗FeFET阵列芯片,成功实现了对1kb FeFET阵列的读写操作和手写数字识别,为存算一体芯片的研制打开了全新通道。

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面对人工智能的迅猛发展和算力需求的不断提升,自主可控的智能计算机成为行业风向标。发布会上,全球首个基于开放计算规范的千卡规模液冷智能计算机“之江天目”异构智能计算机正式亮相。项目负责人曾令仿介绍说:“‘之江天目’是专为人工智能应用构建的集群系统,算力规模达到110PFLOPS,能效比达到1.08,可支撑超千亿参数巨量模型的高效、并行训练,支持业界主流框架和模型,能够提供一站式的从训练、部署到推理的完整解决方案。”目前,“之江天目”正在全力支撑“科学计算+大数据+AI” 研究,未来将面向各产业领域提供高效算力,助推国产计算产业飞速发展。

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为了支撑无处不在的计算,可高效感知算力资源、智能调度算力请求的网络支撑环境必不可少。针对传统网络缺乏对计算资源与需求实时感知、智能调度和高效传输的弊端,

之江实验室发布了面向计算的全维可定义网络系列核心设备,具有全维可定义、支持多模态寻址路由、更高的智慧化、更强的网络安全能力,能够有效满足智能计算对网络“弹性、高效、感知、安全、经济、低碳”的需求。“我们的设备将在工业互联网、算力网络、车联网、全息网络等各种计算场景中,为无处不在的泛在智能计算提供更好的网络能力支撑。”项目专家邹涛表示。

会上,之江实验室科研发展部部长陈光还对之江实验室科研布局与展望作了总体介绍。