【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】組合優(yōu)化問(wèn)題廣泛存在于金融、物流、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)“馮·諾伊曼”架構(gòu)在處理規(guī)模日益龐大的問(wèn)題時(shí)面臨顯著瓶頸。光電伊辛機(jī)利用物理系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)演化進(jìn)行本征并行求解，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模組合優(yōu)化硬件加速的重要技術(shù)路線。然而，其底層物理載體的連續(xù)模擬特性與伊辛模型離散二元約束之間存在本質(zhì)差異，使系統(tǒng)演化過(guò)程易受硬件振幅不均勻、噪聲累積和性能漂移等因素影響，導(dǎo)致求解準(zhǔn)確度下降、可擴(kuò)展性受限。
 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所光電子材料與器件全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李明研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京伊辛智能科技有限公司，在《光子學(xué)研究》(Photonics Research)發(fā)表最新研究進(jìn)展：研究團(tuán)隊(duì)提出一種基于動(dòng)態(tài)陡激活反饋機(jī)制的混合神經(jīng)形態(tài)光電伊辛機(jī)(HNOIM)，通過(guò)模擬探索與數(shù)字鎖定協(xié)同，校正了由振幅不均勻性引起的計(jì)算公式變形問(wèn)題(哈密頓量畸變)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)動(dòng)力學(xué)演化與二元態(tài)穩(wěn)定收斂的有效結(jié)合。在行業(yè)公認(rèn)、認(rèn)可度高的G-set(G1–G21)標(biāo)準(zhǔn)算例庫(kù)測(cè)試中，HNOIM實(shí)現(xiàn)了99.68%的求解準(zhǔn)確率，多組復(fù)雜算例穩(wěn)定輸出已知Z優(yōu)解(BKS)，單次求解耗時(shí)(TTS)僅0.44毫秒，較傳統(tǒng)模擬退火算法(199.61毫秒)提升3個(gè)數(shù)量級(jí)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了超大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景的可行性測(cè)試，在1601 個(gè)節(jié)點(diǎn)、每條連接都采用9位高精度權(quán)重的全連接超大規(guī)模優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中，HNOIM混合架構(gòu)將殘余能量誤差(設(shè)備實(shí)際運(yùn)算結(jié)果能量與問(wèn)題理論Z優(yōu)Z低能量的差值占比)降低至0.068%，Z優(yōu)能量逼近能力提升43倍。
 

　　該研究為提升光電伊辛機(jī)求解準(zhǔn)確度和系統(tǒng)可擴(kuò)展性提供了新的技術(shù)方案，為光電伊辛計(jì)算的發(fā)展及其在大規(guī)模組合優(yōu)化中的應(yīng)用提供了重要支撐。
 

　　半導(dǎo)體所作為學(xué)術(shù)創(chuàng)新主體，由博士生團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)提出“動(dòng)態(tài)陡激活反饋機(jī)制”，并全面負(fù)責(zé)了光電伊辛機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)改造、全流程實(shí)驗(yàn)物理驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析以及學(xué)術(shù)論文的撰寫(xiě)與發(fā)表；北京伊辛智能科技有限公司依托其產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)，為該研究提供了高完備性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與基礎(chǔ)硬件平臺(tái)，并派出FPGA工程團(tuán)隊(duì)與半導(dǎo)體所科研人員共同完成了底層核心計(jì)算邏輯的軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)，為高精度、高性能的算例求解奠定了工程基礎(chǔ)。
 

　　該研究成果以“Hybrid neuromorphic optoelectronic Ising machine via dynamic steep-activation feedback”為題，發(fā)表于《光子學(xué)研究》(Photonics Research)。半導(dǎo)體所博士生李真同為第一作者，半導(dǎo)體所博士生馬學(xué)龍為共同第一作者，半導(dǎo)體所李明研究員為通訊作者。該工作得到了北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“光電伊辛機(jī)智能計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究”(Z241100004224001)資助。
 

　　引用：半導(dǎo)體所在混合神經(jīng)形態(tài)光電伊辛機(jī)研究中取得進(jìn)展-中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所【引用時(shí)間：2026年7月23日】