开创性突破！新型存储器将AI能耗降低1000倍，CRAM让数据永远不会离开内存【附人工智能技术赛道观察图谱】

图源：摄图网

瞻观前沿

近日，明尼苏达大学双城分校的工程研究人员展示了一种最先进的硬件设备，它可以将人工智能 (AI) 计算应用的能耗降低至少1000倍。这项研究发表在《自然》杂志的同行评议科学期刊《npj Unconventional Computing》上。研究人员拥有该设备所用技术的多项专利。

随着人工智能应用需求的不断增长，研究人员一直在寻找方法来创建更节能的流程，同时保持高性能和低成本。通常，机器或人工智能流程在逻辑（系统内处理信息的地方）和内存（存储数据的地方）之间传输数据，消耗大量的电力和能源。

研究人员设计了一种新型“计算随机存取存储器”（CRAM：computational random-access memory）原型芯片，与目前的方法相比，它可以将人工智能应用的能源需求降低1,000倍甚至更多。在一次模拟中，CRAM技术显示出令人难以置信的2,500倍节能效果。

明尼苏达大学电气与计算机工程系博士后研究员、论文第一作者杨吕说：“这项工作是 CRAM 的首次实验演示，其中数据可以完全在存储器阵列内处理，而无需离开计算机存储信息的网格。”

研究人员在新闻发布会上表示，这一突破的基础是20多年前的开创性工作，可以追溯到工程学教授Jian-Ping Wang使用MTJ纳米设备进行计算的先驱工作。

王教授承认，20年前他们最初提出放弃冯·诺依曼模型的提议被认为是"疯狂的"。但明尼苏达团队坚持不懈，继续在王教授的专利MTJ研究基础上进行研究，该研究使得现在在智能手表和其他嵌入式系统中使用的磁随机存取存储器（MRAM）成为可能。

当前，研究人员仍需要解决可扩展性、制造和与现有硅的集成等挑战。他们已经在计划与半导体行业领导者进行演示合作，以帮助CRAM成为商业现实。

技术价值观察

这项研究可以将人工智能应用的能耗降低至少1000倍。CRAM原型芯片在逻辑和内存之间传输数据时，消耗的电力和能源大大降低，表现出令人难以置信的节能效果。这一突破性的技术有望为人工智能应用带来高性能和低成本的节能解决方案，对于满足不断增长的人工智能应用需求具有重要的技术价值。

该硬件设备位于人工智能产业链上游环节。据前瞻产业研究院了解，人工智能产业链主要分为上游的基础层、中游的技术层和下游的应用层。基础层是人工智能产业的基础，主要指硬件设备和数据服务，为人工智能提供算力支持和数据基础;技术层是人工智能产业的核心，主要指通用技术、算法模型和开发平台，为人工智能产业提供技术支持;下游的应用产品和应用场景主要有语言终端、智能汽车、机器人、视觉产品、智慧教育、智慧医疗、智能制造等。

宏观市场观察

31省市人工智能行业发展目标解读

根据《关于印发新一代人工智能发展规划的通知》，该文件确立了新一代人工智能发展三步走战略目标，人工智能上升为国家战略层面。到2025年，人工智能基础理论实现重大突破，部分技术与应用达到世界领先水平，核心产业规模超过4000亿元，带动相关产业规模超过5万亿元;2030年，人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，核心产业规模超过1万亿元，带动相关产业规模超过10万亿元。

各省市政府积极响应中央提出的人工智能产业发展目标，并发布当地的人工智能产业规模发展目标，其中上海预计2025年末人工智能产业规模突破4500亿元，北京和广东产业规模预计突破3000亿元;湖北预计达成1500亿元的人工智能产业规模;其他省市也在人工智能芯片、机器人、算力、AR/VR等方面做出规划：

人工智能行业投融资分析

根据IT桔子数据，2014-2023年我国人工智能行业投融资金额规模及事件数量整体波动变化。2021年行业内共发生投资事件共1362起，投资金额总计4761亿元，为近四年来最高。2022年我国人工智能行业共发生963起投资事件，投资金额合计达1731亿元。2023年，截至12月19日，我国人工智能行业已发生投融资事件815起，共计2631亿元。

注：搜索关键词“人工智能”，搜索范围2014-2023年，统计时间截至2023年12月19日

人工智能未来发展潜力巨大 

根据IDC和浪潮信息联合发布的《2022-2023年中国人工智能计算力发展评估报告》，人工智能市场有巨大发展潜力。当前，生物识别、智慧金融等领域应用较为成熟。2025-2030年，智能制造、智慧医疗和智慧电信将会是发展潜力较大的领域。长远来看，AIGC和自动驾驶将是最具发展潜力的应用场景。

中国人工智能技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与人工智能关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和西北地区，并且以广东、陕西省为重点发展区域，未来布局人工智能技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、西北地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区、广东省深圳市福田区及陕西省西安市雁塔区所处的人工智能相关企业，以及该地方对于人工智能产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国人工智能行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

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