今年全國“兩會”上，“基礎研究”“原始創新”等詞頻頻被劃重點，科技自立自強的國家戰略又提出了更高要求。隨着人工智能產業的蓬勃發展，以智能網聯汽車為代表的新興產業快速崛起，以智慧交通為代表的“新基建”全面推進，傳統汽車產業、交通產業與集成電路、信息安全等新一代信息技術產業深度融合，在這些方面能夠搶佔先機，將決定我國在未來國際競爭中的地位與分工。為此，我們亟需發掘更強的原始創新能力和基礎研究隊伍，基於我國產業發展格局和實際需求，佈局前沿科技基礎研究。尤其是在人工智能芯片、數據安全等重要領域，可率先嚐試突破，取得更多“原發性”創新成果。
Chiplet集成的解決方案：面向智慧交通產業邊緣計算場景 解決芯片領域“卡脖子”技術難題
近年來，“摩爾定律”已逐漸逼近物理極限、應用場景愈發碎片化，類似搭積木的Chiplet技術以其靈活組合的特性，成為了整個芯片產業變革的寶貴機遇。由圖靈獎得主、中科院院士、清華大學交叉信息研究院院長姚期智與西安市合作共建，設立於西安高新區的交叉信息核心技術研究院（以下簡稱：交叉信息核心院）目前正全力研發基於Chiplet技術的優異效能比的人工智能芯片，打造自動駕駛智能計算平台。
未來1-3年，這一創新成果可為“智慧的車”構建智能化、網聯化的創新基石，可推動西安汽車產業鏈向價值鏈高端攀升；結合5G技術的普遍應用，在高性能邊緣服務器部署強大AI推斷能力，全面賦能車路協同基礎設施“智能的路“，可為西部公路交通領域的新基建提供技術保障。未來5-10年，Chiplet集成的解決方案可充分發揮西安的人才高地優勢，帶動當地集成電路設計產業蓬勃發展，為以原始創新促進當地經濟高質量發展做出積極探索，為我國在芯片領域“卡脖子”困境“解鎖”創新路徑。
日前，交叉信息核心院馬愷聲教授研究組在論文中提出了名為NN-Baton的工具，首次解決了面向Chiplet系統的神經網絡硬件映射問題，並探討了從傳統的SoC芯片拆分成Chiplet的粒度問題，實現了Chiplet方向研究由0到1的關鍵一步。本次研究成果初步證明了Chiplet集成的解決方案的可行性。
（NN-Baton工作流程示意圖）
“高效安全計算算法”的流水線芯片架構：為數據安全築起高牆
在大數據時代，數據科學在帶給人們各種便利的同時也導致了各類隱私安全事件。用户數據必須上傳至雲端共享的硬件平台上存儲和進行運算，因此其必須信任雲端的大量組件，包括硬件系統、操作系統、存儲系統、管理系統，以及雲計算服務商的工作人員，其中任何一環中的漏洞都可導致嚴重的隱私數據泄漏。
現代密碼學算法中的零知識證明（zero-knowledge proof，ZKP）是一種強大的密碼學協議，自提出以來，便受到了學術界和工業界的廣泛關注，並且已經落地了許多應用，例如可信計算，區塊鏈擴容，匿名貨幣等等。然而，應用零知識證明最核心的障礙在於證明者生成證明的過程非常耗時。
為了更高效的支持現實世界中零知識證明算法的廣泛應用，交叉信息核心院高鳴宇教授領銜的安全計算硬件系統研究中心展開PipeZK項目研發，提出了名為PipeZK的高效的流水線芯片架構。綜合和仿真結果表明，對於完整的證明產生過程，PipeZK可以將常規的密碼學測試集的證明時間縮短10倍以上，可以將隱私貨幣Zcash的證明時間縮短5倍以上，為多種應用場景提供了可信基礎，將有力促進零知識證明算法相關成果轉化，實現產業落地。
在未來，PipeZK項目有望賦能多種應用場景，尤其是在金融多方隱私計算、區塊鏈應用的身份認證、智能製造中的自動識別、供應鏈統籌安全管理等眾多領域。
（PipeZK系統架構）
培養一流拔尖AI人才：以產業需求為導向 夯實築基性工程
國家創新體系中，基礎研究的比重和位置越來越重要，適合基礎研究的方法、範式也都在不斷改進，基礎研究的能力和隊伍也要不斷跟上。
人才是核心競爭力，人才培養是科創的築基性工程。交叉信息核心院從成立之初，便將一流拔尖AI人才的培養當做重要使命。自姚期智院士擔任西安交通大學“雙聘院士”以來，交叉信息核心院吸納了許多優秀的交大學子，開展“交叉信息產學研協同創新人才”培養。截至目前，西安交大“姚班”學子與交叉信息核心院各中心領銜教授、研究員在ICCV、CVPR等國際頂會共合作發表了多篇論文，AI拔尖人才培養成果初步顯現。
交叉信息核心院作為西安市首批五家新型研發機構之一，將不斷優化適合於基礎研究的科研環境，持續以新的、更好的科研手段來支撐基礎研究。同時，以產業需求為導向，以人才培養為使命，秉持“永葆好奇心，純真做科學”的理念，在前沿科技基礎研究領域取得更多創新突破，引領科技創新，促進科技成果轉化，助力西安高質量發展。
（中國日報陝西記者站）