研究人员开发出了一种硬件技术，能够更快速、更高效地解决大数据和人工智能时代的一个核心难题——“组合优化问题”。组合优化涉及从无数种可能情况中找到最高效的解决方案，它直接关联到物流路线设计、金融投资组合构建以及半导体电路布局等多个工业领域。

韩国科学技术院（KAIST）于6日宣布，由电气电子工程学院崔洋圭教授和金相贤教授领导的联合研究团队，成功利用现有的硅半导体工艺实现了一种名为“基于振荡器的伊辛机”的下一代专用优化硬件。该研究成果已于3月发表在国际学术期刊《科学进展》上。

伊辛机是一种通过多个组件之间的相互作用来寻找最优解的特殊用途计算机。研究团队重点关注了能够以固定频率重复发射信号的“振荡器”。当多个振荡器相互交换信号并同步时，系统会趋于最稳定的状态，从而得出最优解。

现有的基于振荡器的伊辛机在精确控制组件之间的微小频率差异以及连接方法方面存在局限，这限制了它们解决复杂问题的能力。

为了解决这个问题，研究团队使用单个硅晶体管实现了振荡器和耦合器——后者用于调节组件之间的相互作用强度。这种方法减少了振荡器之间的频率偏差，实现了稳定的同步，并通过多级调节连接强度，以更高的精确度反映问题的权重，实现了多状态耦合。

因此，伊辛模型的表现力和寻解性能都得到了提升。研究团队成功地将这项技术应用于解决“最大切割”问题，这是一个代表性的组合优化挑战。最大切割问题的目标是在将网络分成两个组时，最大化两组之间的连接，这非常贴近现实世界中的工业优化问题。

该研究的一个关键特点是它采用了半导体行业广泛使用的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺，无需特殊材料或非标准工艺。这使得该技术能够在现有半导体生产线上进行批量生产和商业化，而无需额外投资。

崔洋圭教授表示：“这项研究通过将振荡器和耦合器都实现为硅器件，获得了兼具可扩展性和精确度的伊辛机硬件。它可以应用于需要大规模组合优化的工业领域，例如半导体设计自动化、通信网络优化和资源分配等。”

参考资料

Science Advances (2026), DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adz2384