Čínští vědci představili analogový mikročip, který zvládá řešení maticových rovnic s přesností digitálních procesorů, ale až tisíckrát rychleji a stokrát úsporněji. Tento průlom by mohl změnit vývoj umělé inteligence, snížit energetické náklady a nabídnout alternativu k technologicky blokovaným cestám digitální miniaturizace.
Nedávná studie v časopise Nature Electronics popisuje analogový mikročip schopný řešit maticové rovnice s přesností srovnatelnou s digitálními procesory, ale s mimořádnou efektivitou a rychlostí. Ačkoli myšlenka analogových výpočtů není nová, tento průlom prolamuje několik paradigmat: ukazuje, že analogová technologie může nejen koexistovat, ale i konkurovat moderním digitálním čipům.
Studie se zabývá klasickým problémem inverze matice (řešení) pomocí analogových technik v kombinaci s odporovou pamětí (RRAM). Co to znamená? Pro digitální model je řešení matice (například při předpovídání počasí, trénování umělé inteligence nebo zpracování obrazu) podobné snaze uspořádat tisíce dílků skládačky: dělají to kousek po kousku, podle pevného a přesného pořadí. Analogové čipy naproti tomu útočí na všechny dílky najednou. Tento nový čip kombinuje obě strategie.
Nejprve používá analogové operace s nižší přesností, podobně jako rychlý náčrt výsledku: sleduje obrysy, aniž by se zabýval detaily. Poté použije vysoce přesné násobení, které kresbu zpřesní a opraví hrany. Právě tato kombinace analogové rychlosti a digitální přesnosti je tak účinná.
Související článek
K ukládání informací a manipulaci s nimi čip nepoužívá tradiční binární systém (jedničky a nuly), ale speciální paměť zvanou odporová paměť (RRAM). Každá z jejích malých buněk může mít několik úrovní vodivosti, jako řada kohoutků, které se nejen otevírají nebo zavírají, ale propouštějí více nebo méně vody v závislosti na intenzitě výpočtu. To umožňuje mapovat matematické operace přímo na materiál, jako by se rovnice řešila uvnitř samotného materiálu.
Claim: Precise and scalable analogue matrix equation solving using resistive random-access memory chipshttps://t.co/qWD2Xm2x5A pic.twitter.com/PymaLQXMBm
— Charles W. Clark (@g8ge) November 2, 2025
Do hry pak vstupuje iterační algoritmus nazvaný BlockAMC, který proces několikrát opakuje, dokud není dosaženo velmi vysoké přesnosti, odpovídající 32 bitům nejvýkonnějších digitálních systémů, ale s mnohem menší spotřebou času a energie. V praktických testech (například v komunikačních systémech MIMO, kde se kříží tisíce signálů současně) dosáhl čip výsledků srovnatelných s digitálními procesory, a to při pouhých dvou nebo třech průchodech.
Výsledek je ohromující: až tisíckrát rychlejší a stokrát efektivnější než běžné digitální procesory. Tento skok je zarážející: není to jen akademická kuriozita, ale důkaz, že analogové zpracování se může v základních lineárních výpočetních úlohách přiblížit digitální oblasti.
Význam tohoto průlomu vzroste, pokud jej zasadíme do kontextu technologických omezení, kterým Čína čelí. Spojené státy již léta uplatňují sankce a veta, která omezují čínský přístup k některým pokročilým procesům výroby čipů, zařízením pro extrémní litografii (EUV) a polovodičovým technologiím nové generace.
V důsledku toho si Čína vytváří vlastní alternativní cestu, která jí umožňuje konkurovat nejpokročilejším digitálním architekturám (např. extrémní litografie). Mikročip má také jednu výhodu: vysokou energetickou účinnost. Ve vysoce výkonných systémech, jako jsou datová centra, sítě nebo bezdrátová komunikace, je energetická účinnost klíčová. Pokud analogový čip dokáže dosahovat srovnatelných výsledků při spotřebě zlomku energie, stává se atraktivní volbou, zejména ve scénářích, kde je přístup k pokročilé litografii omezený.
Žádný technologický pokrok není bez problémů. V případě tohoto analogového mikročipu je jedním z nich škálovatelnost. Předvedené výsledky se týkají relativně malých polí (16 × 16 nebo celkem 256 čísel, zatímco běžná pole mají rozměry přibližně 512 × 512). Škálování na mnohem větší velikosti bude vyžadovat překonání fyzikálních omezení a šumu v analogových obvodech.
Studie neříká, že digitální čipy již nemají smysl; spíše zdůrazňuje, že hybridní (analogové + digitální) architektury mohou otevřít strategické cesty. Je to konstatování, že inovace se netýkají pouze klasické digitální miniaturizace, ale také přehodnocení způsobu, jakým počítáme.
Analogová výpočetní technika, jejíž počátky sahají až do počátků výpočetní techniky, zažívá díky pokroku v technologii materiálů a miniaturizaci součástek opětovný rozmach. V minulosti byla analogová zařízení objemná a méně přesná než jejich digitální protějšky. Schopnost provádět složité výpočty současně a energeticky úsporně však obnovuje zájem o tuto technologii.
Tento čínský analogový mikročip by mohl mít významné důsledky v oblasti umělé inteligence (AI). Současné modely umělé inteligence vyžadují obrovské množství výpočtů, které spotřebovávají velké množství energie. Čip, který dokáže tyto výpočty provádět efektivněji, by mohl výrazně snížit energetické náklady na trénování a provoz modelů AI, což je ve světě, který si stále více uvědomuje dopad technologií na životní prostředí, velmi důležité.
Vývoj tohoto čipu by navíc mohl být podnětem pro inovace v dalších oblastech technologií, jako jsou například kvantové výpočty. Ačkoli se kvantové a analogové výpočty liší svým přístupem, oba se snaží překonat omezení tradičních digitálních počítačů. Schopnost provádět složité výpočty rychleji a efektivněji by mohla urychlit vývoj nových technologií, které jsou v současnosti omezeny možnostmi digitálních čipů.
Čínský vývoj tohoto analogového mikročipu představuje nejen významný technologický průlom, ale mohl by mít také trvalý dopad na globální technologický průmysl. Tím, že tento čip zpochybňuje zavedené normy digitální výpočetní techniky, by mohl otevřít nové možnosti inovací v různých oblastech, od umělé inteligence až po kvantovou výpočetní techniku.