作為現代信號處理的基石，“傅裡葉變換”能將聲音、圖像乃至腦電波“翻譯”成頻率的語言。然而，面對日益復雜的計算需求，傳統硬件正逐漸顯露疲態。國際學術期刊《自然·電子學》日前發表北京大學集成電路學院/信息工程學院楊玉超團隊的研究成果，他們提出一種全新多物理域融合計算系統，可利用后摩爾新器件支持傅裡葉變換，使算力提升近4倍，為具身智能、通信系統等領域開辟新的可能。

“傅裡葉變換的快速算法雖經多年優化，但在傳統硅基芯片上運行，仍受限於固定的計算流程與較高的資源開銷，難以靈活高效地應對非均勻採樣、多窗口並行等復雜現實場景。”論文第一作者蔡磊介紹，研究團隊獨辟蹊徑，將目光投向具有獨特物理特性的憶阻器。他們巧妙地將兩種功能迥異的新型憶阻器集成到同一平台上，構建出一個全新的融合計算系統。

楊玉超指出，在這個全新系統中，兩類器件各司其職又協同工作，實現了驚人的並行計算效率。該系統的卓越性能在真實應用中得到了有力驗証。在腦機接口實驗中，該系統實現了低延遲、高准確率的腦電波打字，單次分類准確率高達99.2%。更重要的是，其處理吞吐率，即算力從當前每秒約1300億次提升至每秒5043億次，性能達到現有專用快速傅裡葉變換硬件的96.98倍。

“這項成果的意義遠超單純的性能指標提升。”楊玉超說，它首次實現了從“算法驅動設計”到“物理原理驅動”的跨越，通過憶阻器的特性，將數學運算轉化為一種更接近自然演化的高效過程。這標志著憶阻器計算從相對基礎的矩陣運算，成功邁入了高維、動態的頻譜分析這一核心信號處理領域。

蔡磊表示，新的計算框架有望突破后摩爾新器件的算子譜系擴展難題，即可同時支持多種計算方式，使新器件能真正“跑起來”，為未來邊緣智能感知、類腦計算及光電融合系統等前沿方向奠定了堅實基礎。（記者晉浩天）

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