“存内计算”照进现实播报文章
中国电子报
发布时间: 2022-03-04 03:07
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存内计算由于突破传统冯·诺依曼架构瓶颈，实现了存储单元与逻辑单元的融合，成为实现智能计算的主要技术路线之一，受到业界龙头企业的高度重视。在近日召开的国际固态半导体电路会议（ISSCC）上，SK海力士发表了基于GDDR接口的DRAM存内计算，台积电共发表（或合作发展）6篇有关存内计算存储器IP的论文。随着人工智能对高性能、低功耗处理需求的不断增强，存内计算的开发进程必将不断加快，并走向现实应用。
存内计算受关注，龙头企业重点布局
ISSCC一向是半导体产业界展示最新研发成果的平台之一，在今年的发布重点中，存内计算无疑位列其中。SK海力士发表存内计算的开发成果——基于GDDR接口的DRAM存内计算，并展示了其首款基于存内计算技术产品——GDDR6-AiM的样本。
SK海力士表示，GDDR6-AiM是将计算功能添加到数据传输速度为16Gbps的GDDR6内存产品中。与传统DRAM相比，将GDDR6-AiM 与CPU、GPU相结合的系统可在特定计算环境中将计算速度提高16倍。此外，由于存内计算在运算中减少了内存与CPU、GPU间的数据传输往来，大大降低了功耗，GDDR6-AiM可使功耗降低80%。SK海力士解决方案开发担当副社长安炫表示：“基于具备独立计算功能的存内计算技术，SK海力士将通过GDDR6-AiM构建全新的存储器解决方案生态系统。”
台积电在存内计算研发方面的投入也很大。在本届ISSCC上，台积电共合作发表了6篇关于存内计算存储器IP的论文，其中一篇的作者全部来自台积电，其余5篇则是台积电和其他高校合作。台积电独立发表的SRAM论文基于5nm工艺，可以在不同计算精度下实现高计算密度和能效比。
事实上，三星、IBM、东芝、英特尔等半导体大厂在存内计算方面也早有布局。三星日前在顶级学术期刊Nature上发表全球首个基于MRAM的存内计算研究，基于28nm CMOS工艺的MRAM阵列进行存内计算的开发，所构建的新型MRAM阵列用于运行手写数字识别和人脸检测等AI算法，准确率分别达到98%和93%。
国内厂商方面，阿里达摩院、知存科技、Myhtic等也以AI为契机，积极进行特定领域、特定功能的AI存算一体芯片开发。去年5月，Myhtic宣布完成C轮7000万美元融资。去年6月，知存科技宣布完成亿元A3轮融资。
AI应用拉动需求，迈入产品化前夜
随着人工智能应用的爆发，业界迫切需要一项技术来解决传统冯·诺依曼架构存在的算力瓶颈与高功耗问题。这也是一众半导体大厂关注存内计算的主要原因。
对此有业内专家告诉记者，当前主流的计算架构均采用冯·诺依曼架构，其存在两个固有问题：即所谓的内存墙问题和功耗墙问题。冯·诺依曼架构的计算单元与存储单元分置，之间用数据总线连接，运算过程中就需要使数据在处理器与存储器之间进行频繁迁移，这一过程产生的功耗极为巨大，甚至比真正用于数据处理所产生的功耗还要高上百倍。内存墙则是指目前的CPU运算速度比存储器的数据存取速度快得多，存储器成为制约数据处理速度提高的主要瓶颈。现在的人们应对这个问题的主要方法是提高内存的处理速度或加大数据传输带宽，但这些都不能从根本上解决问题，开发一种将存储单元与处理单元完全整合的处理器方案，就成为解决这一问题的终极方案。
SK海力士定制设计项目负责人Dae-han Kwon 也指出：“对于 RNN（循环神经网络）等内存受限的应用程序，当应用程序在DRAM中使用计算电路执行时，性能和功率效率有望显著提高。考虑到要处理的数据量将大幅增加，存内计算有望成为改善当前计算机系统性能极限的有力候选者。”
正是在人工智能特别是边缘AI应用需求的推动下，存内计算的产品化开发进程也在加快。根据北京大学信息科学技术学院微纳电子学系副教授叶乐的介绍，存内计算技术大概率会实现产品化。目前基于SRAM的存内计算，已经进入到产品化的前夜，有望率先在可穿戴设备、智能手机等智能物联网AIoT领域应用，估计1到2年就有望看到产品级的SRAM存内计算芯片实现商业化落地。在此之后，存内计算芯片会逐渐往更大算力的应用领域渗透。基于MRAM的存内计算则会稍微滞后一些，这主要跟工艺可获得性有关。基于DRAM的存内计算芯片，有可能需要更长的时间才会落地，原因在于DRAM存内计算适用于大算力AI芯片，因此还需要解决其他一系列的技术难题，例如阵列间的互连和架构问题等。此外，大算力芯片，往往对通用性和可编程性要求更高，因此对于大算力芯片，架构需要更多的考虑通用性和可编程性，并且软硬件协同设计、编译器等工具链的重要性和难度也更为突出。
叶乐强调，不同应用场合对存内计算的需求也不同，消费电子、物联网终端、边端计算、云端计算对功耗、能效、算力密度、Bit精度、绝对算力、成本、是否需要非易失性等方面的侧重点和侧重程度各不相同，因此各类存内计算技术，均会有发展的必要性。
生态搭建存挑战，存内逻辑是方向
尽管存内计算的商业化进程不断临近，但在开发与应用中存在的挑战也不容忽视。业内专家指出，相较于传统处理器，存内计算本身就是一门非常复杂的、技术壁垒极高的设计方法，属于需要多年经验积累、大量资源以及时间投入才能实现的尖端领域。而更大的挑战还涉及到相关产业生态的整合，其中面临的挑战更加复杂。
在冯·诺依曼架构下，处理器与存储器是分别独立发展的，经过这么多年均已各自形成独立的产业生态，从设计到制造再到软件都已相当完备。而存内计算要想发展起来，实际是要将两个独立的生态整合到一起，其中所需投入的精力和资源是非常巨大的。
尽管存内计算面临技术开发与产业生态的双重挑战，但是其整体发展趋势依然被看好。叶乐指出，存内计算将是大势所趋，只有这种革命性的彻底的架构革新，才能真正解决内存墙和功耗墙的问题。从技术趋势上看，存算一体芯片将循着近存储计算、内存储计算、内存执行计算的技术路线发展。
此外，基于哪类存储进行存内计算设计也是开发重点之一。此次Sk海力士便基于DDR进行开发的，台积电则是基于SRAM。对此专家指出，目前开发者的研究之所以多是基于SRAM展开，一方面是因为SRAM比较容易获得，SRAM在标准CMOS工艺下即可得到，流片门槛较低。另一方面则因SRAM的存取速度是所有主流存储器中最接近CPU的，基于它进行存内计算开发，最容易解决内存墙问题。但是SRAM也存在芯片成本高、面积大的问题。更重要的是，SRAM属易失性存储器，断电后数据无法保存，还要把数据传输到其他NAND Flash等存储器当中，并不能从根本上解决功耗问题。NAND闪存等非易失性存储器可以保存处理后的数据，还具有成本低、容量大等优势，但是NAND闪存的存取速度慢，依然限制着未来存内计算芯片的速度。
因此，专家认为，对于那些投入存内计算开发的半导体大厂来说，将来更大的可能是基于新型存储器如MRAM、ReRAM等，做存内计算的开发。此类新型存储器一些性能上的优势是传统存储器所不具备的。当然，专家也指出，当前业界开发的新型存储技术工艺还不成熟，以之为基础进行存内计算或会需要的研发更长时间。
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编辑丨连晓东
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SK海力士表示，GDDR6-AiM是将计算功能添加到数据传输速度为16Gbps的GDDR6内存产品中。与传统DRAM相比，将GDDR6-AiM 与CPU、GPU相结合的系统可在特定计算环境中将计算速度提高16倍。此外，由于存内计算在运算中减少了内存与CPU、GPU间的数据传输往来，大大降低了功耗，GDDR6-AiM可使功耗降低80%。SK海力士解决方案开发担当副社长安炫表示：“基于具备独立计算功能的存内计算技术，SK海力士将通过GDDR6-AiM构建全新的存储器解决方案生态系统。”
台积电在存内计算研发方面的投入也很大。在本届ISSCC上，台积电共合作发表了6篇关于存内计算存储器IP的论文，其中一篇的作者全部来自台积电，其余5篇则是台积电和其他高校合作。台积电独立发表的SRAM论文基于5nm工艺，可以在不同计算精度下实现高计算密度和能效比。
事实上，三星、IBM、东芝、英特尔等半导体大厂在存内计算方面也早有布局。三星日前在顶级学术期刊Nature上发表全球首个基于MRAM的存内计算研究，基于28nm CMOS工艺的MRAM阵列进行存内计算的开发，所构建的新型MRAM阵列用于运行手写数字识别和人脸检测等AI算法，准确率分别达到98%和93%。
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随着人工智能应用的爆发，业界迫切需要一项技术来解决传统冯·诺依曼架构存在的算力瓶颈与高功耗问题。这也是一众半导体大厂关注存内计算的主要原因。
对此有业内专家告诉记者，当前主流的计算架构均采用冯·诺依曼架构，其存在两个固有问题：即所谓的内存墙问题和功耗墙问题。冯·诺依曼架构的计算单元与存储单元分置，之间用数据总线连接，运算过程中就需要使数据在处理器与存储器之间进行频繁迁移，这一过程产生的功耗极为巨大，甚至比真正用于数据处理所产生的功耗还要高上百倍。内存墙则是指目前的CPU运算速度比存储器的数据存取速度快得多，存储器成为制约数据处理速度提高的主要瓶颈。现在的人们应对这个问题的主要方法是提高内存的处理速度或加大数据传输带宽，但这些都不能从根本上解决问题，开发一种将存储单元与处理单元完全整合的处理器方案，就成为解决这一问题的终极方案。
SK海力士定制设计项目负责人Dae-han Kwon 也指出：“对于 RNN（循环神经网络）等内存受限的应用程序，当应用程序在DRAM中使用计算电路执行时，性能和功率效率有望显著提高。考虑到要处理的数据量将大幅增加，存内计算有望成为改善当前计算机系统性能极限的有力候选者。”
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#阳光信用# [太阳]#每日一善#
无人为我们鼓掌的时候，给自己一个鼓励；在无人为我们拭泪的时候，给自己一些安慰；在我们自惭形秽的时候，给自己一片空间，一份自信。抖落昨日的疲惫与无奈，抚去昨日的伤痛和泪水，去迎接明天崭新的朝阳，走向一个风和日丽的晨曦。学会欣赏自己，才能把自己变得更加强大。
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【快来！看看你吸不起的猫！盘点中国猫科动物#野生动物保护##科普小课堂# 】
中国是世界上猫科动物物种数量最多的国家之一
目前在我国《国家重点保护野生动物名录》中收录的猫科动物有13种，分别是荒漠猫、丛林猫、草原斑猫、兔狲、猞猁、云猫、金猫、豹猫、云豹、豹、虎、雪豹、渔猫。其中渔猫没有明确记录，可能在台湾、云南等地有分布。
首先我想明确一个结论：中国是世界上猫科动物物种数量最多的国家之一。之所以说之一，是因为印度的猫科动物比中国多几种，除此之外，其他国家的猫科动物种类都不及中国。
将中国与纬度和面积差不多的国家美国对比。中国有4种大型猫科动物：老虎、豹、雪豹、云豹；美国有2种：美洲豹、美洲狮。中国有2种中型猫科动物：欧亚猞猁、金猫；美国也有2种：加拿大猞猁、短尾猫。中国有小型猫科动物6—7种，美国只有一种——靠近最南边境的虎猫。
从东南亚到东亚这个区域，是很多个现生的猫科物种以及其支系起源的地方，我们所熟悉的虎、豹、豹猫以及云豹，其实都是发源于亚洲东部和南部区域。
我们为什么要保护猫科动物？为什么说猫科动物是旗舰物种？为什么说它们代表一个生态系统的健康和质量？
回答这些问题需要从更加宏观的生态系统视角来看待中国的猫科动物以及它们所代表的荒野。
特有地理环境造就特有分布
中国是一个生物多样性十分丰富的国家，有1400多种鸟、600多种兽类。这些数字非常惊人，通常情况下低纬度热带地区的生物多样性会比较多，比如赤道附近的热带雨林。但中国不管是鸟种类还是兽类都非常丰富，为什么处于北半球、纬度并不那么低的中国，却会有如此丰富的物种呢？
这必须从中国的自然地理说起。
从地图上看，中国绝大多数地区由山地构成，从盆地一直到珠穆朗玛峰，有着非常巨大的海拔落差。
中国自东向西大致分为三级阶梯：第一级阶梯包括东北平原、华北平原、长江中下游平原以及东南丘陵，海拔在0—1000米；第二级阶梯包括内蒙古高原、黄土高原、云贵高原，准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地等，海拔约在1000—2000米；第三级阶梯主要是被称作“地球第三极”的青藏高原，海拔在3000米以上，包括青海、西藏、四川西部以及云南西部等地，这里是我国海拔最高也是最干旱寒冷的地方。
这些起伏的高山与海洋相互作用，形成了一条东北-西南走向的400毫米等降水量线。
这条线以东以温暖湿润的气候为主，可以生长森林、种庄稼，形成了农耕文明；西边则以干旱的气候为主，环境多为草原、荒漠，孕育了游牧文明。
湿地、雨林、山地、荒漠、高原……地形与气候的不同组合，植物和动物在漫长的演化中不断适应，形成了不同的生态系统，最终形成了今天中国多样且异彩纷呈的物种构成。
我们今天讨论动物的时候，必须明确一件事：如今动物的分布格局和数量，是受到人类数千年影响之后形成的。因此我们也避不开胡焕庸线——这条从腾冲到黑河的虚构直线将中国的人口分为稀疏和稠密两部分，从地图上不难看出胡焕庸线和400毫米等降水量线是有相当部分重叠的。
可以说胡焕庸线以西的生态状况比较好，而以东的生态，尤其是动物，相较于它们曾经的状况，已经大相径庭了。
因此从整个中国的地理气候尺度来看，三级阶梯、400毫米等降水量线、以及人口的分布特点相互叠加，形成了今天中国的生态格局。
而分布在这些不同生态系统中的猫科动物都呈现出怎样的特点呢？它们的生存现状又如何呢？
三级阶梯和它们的大猫统治者
首先看第一级阶梯：这里的统治者无疑是老虎。
老虎的体重比较大，更倾向于在一些平坦的环境生活和捕猎，比如湿地边缘和缓山丘陵地带。老虎身上的条纹也是针对这种高草环境所进化的。
老虎主要猎物是大型鹿类，像梅花鹿、马鹿、水鹿、麋鹿……这些都是老虎最主要的食物，但也有一些不同的地方，比如说在喜马拉雅山南麓的墨脱，那儿的老虎还会捕食羚牛这类大型有蹄动物。
中国其实是老虎亚种最多的一个国家。历史上全球曾经有9个虎亚种，中国就有5个：东北地区的东北虎，曾经遍布华中、华南的华南虎，靠近东南亚的印支虎，喜马拉雅山南坡的孟加拉虎，以及在新疆罗布泊一带曾经分布着里海虎。
在全球范围内看老虎种群的衰退程度都是非常严重的。
据东北虎豹国家公园管理局最新数据显示，东北虎豹国家公园内的野生东北虎、东北豹的数量分别是50只、60只。
在第二阶梯，豹是典型的物种。
豹体型比虎小，竞争不过老虎，却能适应更崎岖的地形，所以海拔1000—2000米左右的区间成了豹的主要分布区。
中国也是拥有豹亚种最多的国家，东北有东北豹，华北有华北豹，云南有印支豹。
豹体型比虎小一些，因此它的猎物也相对小一些，主要是20—50公斤的有蹄类动物，比如鹿、羊、野猪等，不同地区豹捕食的对象也略有不同，在山西主要是狍子和野猪，四川甘孜新龙的豹则会抓毛冠鹿、斑羚等。
豹的适应力非常强，这使得虽然豹的栖息地大规模减少，但在有历史分布的区域内仍有小斑块状的豹分布区。目前中国豹的主力是青藏高原上的豹种群，那里有比较连续的栖息地和数量较大的种群。
第三阶梯的统治者是雪豹。
雪豹是中国大型猫科动物里境况最好的一个，它喜欢的生境和虎、豹不一样，雪豹非常适应陡峭的山地，分布区域可以到达海拔5000米。
雪豹的进化，几乎都是为了捕捉岩羊、北山羊等在山上活动的野羊。比如说它有非常长且粗的尾巴助其在陡峭的崖壁上保持平衡。
雪豹的整体种群情况比较好，全世界60%以上的雪豹分布在中国。根据统计，截至2021年，青海有雪豹1800多只。
雨林杀手和北境之王
说完了3种豹属大猫，再来看两种大致按照400毫米等降水量线为界限分布的中等体型猫科动物：南方森林的云豹、北部寒冷地带的欧亚猞猁。
有些资料中不把云豹算作大猫，因为它不是豹属，也不会发出真正的吼叫声。但从进化上来说，它跟这些豹属的猫非常接近，所以我在这里还是把它当作大猫对待。
根据世界自然保护联盟（IUCN）对云豹全球分布的推测，中国非常大的区域应有分布。作为一种体型比豹小得多的猫科动物，我和我的团队猜测云豹在野外的生存情况应该比豹好得多。
猫盟CFCA做了很多调查，在一些肯定有云豹出没的地方安装了红外相机，比如西藏墨脱、云南德宏和西双版纳，同时也在云豹的历史分布区做了调查，包括安徽的黄山、赣南赣北的一些保护区，以及重庆、广西。但结果显示，当前华南地区没有拍摄到云豹，西南边境地带能拍到。因此我们推测云豹面临的情况跟老虎非常接近：主要分布在边境地带，也可能依靠境外的种群输送一些个体。
接下来把视线往北移，看一看欧亚猞猁。猞猁，我把它称为北境之王。2020年猫盟CFCA曾在祁连山进行了猞猁调查，并发现了一个很好的种群。
在中国猞猁主要分为3个大群，包括青藏高原种群，新疆天山阿尔泰种群（直接与俄罗斯种群相连），以及内蒙古-大小兴安岭和长白山种群。而从全球来看，整个亚洲的北部一直到欧洲的北部，都有猞猁的分布。
为什么猞猁的分布能这么广？这与猞猁非常强的适应能力是分不开的，甚至可以说猞猁是猫科动物里真正的“全能选手”。
猞猁的体型不算很大，虽然在内蒙古、东北它们会捕食狍子，在青藏高原会捕食藏原羚，但在其他大部分地区猞猁最主要的食物其实是兔子，所以我们进行猞猁的调查时首先要看的就是猞猁栖息地里的兔子数量多不多。
西南山地有很多猫
当我们按照不同的地形地貌和气候特点梳理中国猫科动物的分布之后，不难发现每一种猫科动物都完美地适应了其中一种环境类型。
那么如果有一个地方几乎汇集了中国所有的地形和气候类型的话，会发生什么呢？接下来我们把目光放到中国的西南山地。
西南山地是由甘南、川西高原、三江源、东喜马拉雅-雅鲁藏布、中缅边境到滇西北构成的一个三角形区域，是世界上34个生物多样性热点地区之一，也是中国生物多样性最高的一个区域。
从猫科动物的角度来说，这个地方非常独特，因为中国的12种猫科动物在这里理论上有11种分布。
以下是我列出来的西南山地已知的猫科动物出没热点地区：
墨脱：拥有云豹、云猫、豹猫、金猫、老虎5种已经记录的猫科，以及潜在的雪豹、猞猁、兔狲、丛林猫、豹等。
三江源：雪豹、猞猁、兔狲。
甘南-若尔盖：荒漠猫及其他高原猫科动物的分布区。
甘孜新龙：七猫之地，豹、金猫、雪豹、猞猁、豹猫、荒漠猫、兔狲都有记录，是目前中国已知猫科物种最集中的地方。
中缅边境-滇西北：铜壁关、盈江等地是热带猫科动物——云豹、云猫、金猫集中分布的地方。这里不仅有猫科动物，还有大熊猫、川金丝猴等在这里栖息。
西南山地为什么有如此复杂的生物构成？
这里地势复杂、气候多变，在整个喜马拉雅造山运动以及青藏高原隆起的过程中，形成了非常大的落差。在末次冰川时代的末期、冰盖封印整个地球的时候，西南山地由于具有诸多高山峡谷，形成了很多庇护地，没有被冰层覆盖，因此拥有很多孑遗物种。而这一区域的周围又正好是很多现代动物的发源地，它们在种群扩散过程中来到了这里。
因此西南山地是需要特别强调的，每一个中国人都应该意识到，这是地球上独一无二的景观，是不管关注景观、植物还是动物，都不能绕开的一个区域。
西北的荒野之猫
西北有两种独特的小猫：荒漠猫和亚洲野猫（草原斑猫）。这两种小猫外观很不一样，荒漠猫整体偏红色，体型更大，蓝色的眼睛；亚洲野猫眼睛则是灰色的，身上都是斑点。
从它们的分布来看，它们的分布区基本隔着一座祁连山。那么问题来了，这两种猫的分布如此接近，为什么会分化成两种外观差别这么大的猫呢？这个问题非常有趣，但现在还没有答案，我相信通过对它们的研究，未来可以清晰准确地研究出野猫的进化历程，以及如何形成了今天的分布态势。
回到现实的保护问题上，我为什么要把它们单独提出来？是因为这两种小猫受到的威胁很相似。它们的活动区域非常接近人类的活动区域，栖息地更容易被当作荒地开垦，因此特别容易受到人类影响。另外，这两种猫与家猫没有生殖隔离，可以和家猫交配产生杂交下一代，这也是一种影响。
遍及中国的豹猫
最后来说一说豹猫，因为它可能是我们最可能看见的野生猫科动物。豹猫是中国分布最广的一种猫科动物，它最主要的分布地就在中国。
豹猫的适应能力非常强，从深圳的海边到青藏高原都曾拍到过豹猫的踪迹。它们能够适应山地森林，也能够适应各类湿地，还能在农田里抓老鼠，甚至在城市公园也能生存。豹猫的食性非常杂，在山里主要吃老鼠，而在湿地附近，比如北京的野鸭湖，在某些季节会吃鸟类。其他食物包括两爬动物，比如一些蛇、蜥蜴、青蛙等，只要抓住了都会吃。
如果到野外去玩，尤其是一些环境比较好的地方，特别是夜里，碰到豹猫的概率非常高。
从全局角度关注猫科动物
虽然中国的猫科动物现在都受到一级或二级重点保护，但其实我们对绝大多数种群的现状不太了解。
猫盟CFCA作为致力于保护中国野生动物的组织，长期关注并保护猫科动物的生存现状。
我们根据不同猫科动物在生态系统里面起到的作用去评估它们的生态价值，以及从社会关注度来评估它们的社会价值。
比较典型的物种是兔狲，兔狲的实际生态位比较低、数量比较多、种群比较稳定，但因为其外表“萌”，所以社会关注度很高。另外比较典型的老虎，是生态系统里的顶级物种，所以民众的关注度也很高。
但是像亚洲野猫、荒漠猫和丛林猫，虽然它们肩负着很重要的生态功能，但民众对它们的关注度较低，甚至很少有人听说过。
这种情况导致了保护资源的不平衡。比如大量的社会资源会倾斜向兔狲这样的“网红物种”，而亚洲金猫、云豹、云猫等却没有得到足够的关注，以至于没有专项的调查和保护行动，甚至连保护资金和媒体宣传都相对较少。
这提示我们要从全局的角度去关注中国的猫科动物，每一种猫科动物都在各自的生态系统中起到非常重要的作用。（宋大昭）
中国是世界上猫科动物物种数量最多的国家之一
目前在我国《国家重点保护野生动物名录》中收录的猫科动物有13种，分别是荒漠猫、丛林猫、草原斑猫、兔狲、猞猁、云猫、金猫、豹猫、云豹、豹、虎、雪豹、渔猫。其中渔猫没有明确记录，可能在台湾、云南等地有分布。
首先我想明确一个结论：中国是世界上猫科动物物种数量最多的国家之一。之所以说之一，是因为印度的猫科动物比中国多几种，除此之外，其他国家的猫科动物种类都不及中国。
将中国与纬度和面积差不多的国家美国对比。中国有4种大型猫科动物：老虎、豹、雪豹、云豹；美国有2种：美洲豹、美洲狮。中国有2种中型猫科动物：欧亚猞猁、金猫；美国也有2种：加拿大猞猁、短尾猫。中国有小型猫科动物6—7种，美国只有一种——靠近最南边境的虎猫。
从东南亚到东亚这个区域，是很多个现生的猫科物种以及其支系起源的地方，我们所熟悉的虎、豹、豹猫以及云豹，其实都是发源于亚洲东部和南部区域。
我们为什么要保护猫科动物？为什么说猫科动物是旗舰物种？为什么说它们代表一个生态系统的健康和质量？
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特有地理环境造就特有分布
中国是一个生物多样性十分丰富的国家，有1400多种鸟、600多种兽类。这些数字非常惊人，通常情况下低纬度热带地区的生物多样性会比较多，比如赤道附近的热带雨林。但中国不管是鸟种类还是兽类都非常丰富，为什么处于北半球、纬度并不那么低的中国，却会有如此丰富的物种呢？
这必须从中国的自然地理说起。
从地图上看，中国绝大多数地区由山地构成，从盆地一直到珠穆朗玛峰，有着非常巨大的海拔落差。
中国自东向西大致分为三级阶梯：第一级阶梯包括东北平原、华北平原、长江中下游平原以及东南丘陵，海拔在0—1000米；第二级阶梯包括内蒙古高原、黄土高原、云贵高原，准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地等，海拔约在1000—2000米；第三级阶梯主要是被称作“地球第三极”的青藏高原，海拔在3000米以上，包括青海、西藏、四川西部以及云南西部等地，这里是我国海拔最高也是最干旱寒冷的地方。
这些起伏的高山与海洋相互作用，形成了一条东北-西南走向的400毫米等降水量线。
这条线以东以温暖湿润的气候为主，可以生长森林、种庄稼，形成了农耕文明；西边则以干旱的气候为主，环境多为草原、荒漠，孕育了游牧文明。
湿地、雨林、山地、荒漠、高原……地形与气候的不同组合，植物和动物在漫长的演化中不断适应，形成了不同的生态系统，最终形成了今天中国多样且异彩纷呈的物种构成。
我们今天讨论动物的时候，必须明确一件事：如今动物的分布格局和数量，是受到人类数千年影响之后形成的。因此我们也避不开胡焕庸线——这条从腾冲到黑河的虚构直线将中国的人口分为稀疏和稠密两部分，从地图上不难看出胡焕庸线和400毫米等降水量线是有相当部分重叠的。
可以说胡焕庸线以西的生态状况比较好，而以东的生态，尤其是动物，相较于它们曾经的状况，已经大相径庭了。
因此从整个中国的地理气候尺度来看，三级阶梯、400毫米等降水量线、以及人口的分布特点相互叠加，形成了今天中国的生态格局。
而分布在这些不同生态系统中的猫科动物都呈现出怎样的特点呢？它们的生存现状又如何呢？
三级阶梯和它们的大猫统治者
首先看第一级阶梯：这里的统治者无疑是老虎。
老虎的体重比较大，更倾向于在一些平坦的环境生活和捕猎，比如湿地边缘和缓山丘陵地带。老虎身上的条纹也是针对这种高草环境所进化的。
老虎主要猎物是大型鹿类，像梅花鹿、马鹿、水鹿、麋鹿……这些都是老虎最主要的食物，但也有一些不同的地方，比如说在喜马拉雅山南麓的墨脱，那儿的老虎还会捕食羚牛这类大型有蹄动物。
中国其实是老虎亚种最多的一个国家。历史上全球曾经有9个虎亚种，中国就有5个：东北地区的东北虎，曾经遍布华中、华南的华南虎，靠近东南亚的印支虎，喜马拉雅山南坡的孟加拉虎，以及在新疆罗布泊一带曾经分布着里海虎。
在全球范围内看老虎种群的衰退程度都是非常严重的。
据东北虎豹国家公园管理局最新数据显示，东北虎豹国家公园内的野生东北虎、东北豹的数量分别是50只、60只。
在第二阶梯，豹是典型的物种。
豹体型比虎小，竞争不过老虎，却能适应更崎岖的地形，所以海拔1000—2000米左右的区间成了豹的主要分布区。
中国也是拥有豹亚种最多的国家，东北有东北豹，华北有华北豹，云南有印支豹。
豹体型比虎小一些，因此它的猎物也相对小一些，主要是20—50公斤的有蹄类动物，比如鹿、羊、野猪等，不同地区豹捕食的对象也略有不同，在山西主要是狍子和野猪，四川甘孜新龙的豹则会抓毛冠鹿、斑羚等。
豹的适应力非常强，这使得虽然豹的栖息地大规模减少，但在有历史分布的区域内仍有小斑块状的豹分布区。目前中国豹的主力是青藏高原上的豹种群，那里有比较连续的栖息地和数量较大的种群。
第三阶梯的统治者是雪豹。
雪豹是中国大型猫科动物里境况最好的一个，它喜欢的生境和虎、豹不一样，雪豹非常适应陡峭的山地，分布区域可以到达海拔5000米。
雪豹的进化，几乎都是为了捕捉岩羊、北山羊等在山上活动的野羊。比如说它有非常长且粗的尾巴助其在陡峭的崖壁上保持平衡。
雪豹的整体种群情况比较好，全世界60%以上的雪豹分布在中国。根据统计，截至2021年，青海有雪豹1800多只。
雨林杀手和北境之王
说完了3种豹属大猫，再来看两种大致按照400毫米等降水量线为界限分布的中等体型猫科动物：南方森林的云豹、北部寒冷地带的欧亚猞猁。
有些资料中不把云豹算作大猫，因为它不是豹属，也不会发出真正的吼叫声。但从进化上来说，它跟这些豹属的猫非常接近，所以我在这里还是把它当作大猫对待。
根据世界自然保护联盟（IUCN）对云豹全球分布的推测，中国非常大的区域应有分布。作为一种体型比豹小得多的猫科动物，我和我的团队猜测云豹在野外的生存情况应该比豹好得多。
猫盟CFCA做了很多调查，在一些肯定有云豹出没的地方安装了红外相机，比如西藏墨脱、云南德宏和西双版纳，同时也在云豹的历史分布区做了调查，包括安徽的黄山、赣南赣北的一些保护区，以及重庆、广西。但结果显示，当前华南地区没有拍摄到云豹，西南边境地带能拍到。因此我们推测云豹面临的情况跟老虎非常接近：主要分布在边境地带，也可能依靠境外的种群输送一些个体。
接下来把视线往北移，看一看欧亚猞猁。猞猁，我把它称为北境之王。2020年猫盟CFCA曾在祁连山进行了猞猁调查，并发现了一个很好的种群。
在中国猞猁主要分为3个大群，包括青藏高原种群，新疆天山阿尔泰种群（直接与俄罗斯种群相连），以及内蒙古-大小兴安岭和长白山种群。而从全球来看，整个亚洲的北部一直到欧洲的北部，都有猞猁的分布。
为什么猞猁的分布能这么广？这与猞猁非常强的适应能力是分不开的，甚至可以说猞猁是猫科动物里真正的“全能选手”。
猞猁的体型不算很大，虽然在内蒙古、东北它们会捕食狍子，在青藏高原会捕食藏原羚，但在其他大部分地区猞猁最主要的食物其实是兔子，所以我们进行猞猁的调查时首先要看的就是猞猁栖息地里的兔子数量多不多。
西南山地有很多猫
当我们按照不同的地形地貌和气候特点梳理中国猫科动物的分布之后，不难发现每一种猫科动物都完美地适应了其中一种环境类型。
那么如果有一个地方几乎汇集了中国所有的地形和气候类型的话，会发生什么呢？接下来我们把目光放到中国的西南山地。
西南山地是由甘南、川西高原、三江源、东喜马拉雅-雅鲁藏布、中缅边境到滇西北构成的一个三角形区域，是世界上34个生物多样性热点地区之一，也是中国生物多样性最高的一个区域。
从猫科动物的角度来说，这个地方非常独特，因为中国的12种猫科动物在这里理论上有11种分布。
以下是我列出来的西南山地已知的猫科动物出没热点地区：
墨脱：拥有云豹、云猫、豹猫、金猫、老虎5种已经记录的猫科，以及潜在的雪豹、猞猁、兔狲、丛林猫、豹等。
三江源：雪豹、猞猁、兔狲。
甘南-若尔盖：荒漠猫及其他高原猫科动物的分布区。
甘孜新龙：七猫之地，豹、金猫、雪豹、猞猁、豹猫、荒漠猫、兔狲都有记录，是目前中国已知猫科物种最集中的地方。
中缅边境-滇西北：铜壁关、盈江等地是热带猫科动物——云豹、云猫、金猫集中分布的地方。这里不仅有猫科动物，还有大熊猫、川金丝猴等在这里栖息。
西南山地为什么有如此复杂的生物构成？
这里地势复杂、气候多变，在整个喜马拉雅造山运动以及青藏高原隆起的过程中，形成了非常大的落差。在末次冰川时代的末期、冰盖封印整个地球的时候，西南山地由于具有诸多高山峡谷，形成了很多庇护地，没有被冰层覆盖，因此拥有很多孑遗物种。而这一区域的周围又正好是很多现代动物的发源地，它们在种群扩散过程中来到了这里。
因此西南山地是需要特别强调的，每一个中国人都应该意识到，这是地球上独一无二的景观，是不管关注景观、植物还是动物，都不能绕开的一个区域。
西北的荒野之猫
西北有两种独特的小猫：荒漠猫和亚洲野猫（草原斑猫）。这两种小猫外观很不一样，荒漠猫整体偏红色，体型更大，蓝色的眼睛；亚洲野猫眼睛则是灰色的，身上都是斑点。
从它们的分布来看，它们的分布区基本隔着一座祁连山。那么问题来了，这两种猫的分布如此接近，为什么会分化成两种外观差别这么大的猫呢？这个问题非常有趣，但现在还没有答案，我相信通过对它们的研究，未来可以清晰准确地研究出野猫的进化历程，以及如何形成了今天的分布态势。
回到现实的保护问题上，我为什么要把它们单独提出来？是因为这两种小猫受到的威胁很相似。它们的活动区域非常接近人类的活动区域，栖息地更容易被当作荒地开垦，因此特别容易受到人类影响。另外，这两种猫与家猫没有生殖隔离，可以和家猫交配产生杂交下一代，这也是一种影响。
遍及中国的豹猫
最后来说一说豹猫，因为它可能是我们最可能看见的野生猫科动物。豹猫是中国分布最广的一种猫科动物，它最主要的分布地就在中国。
豹猫的适应能力非常强，从深圳的海边到青藏高原都曾拍到过豹猫的踪迹。它们能够适应山地森林，也能够适应各类湿地，还能在农田里抓老鼠，甚至在城市公园也能生存。豹猫的食性非常杂，在山里主要吃老鼠，而在湿地附近，比如北京的野鸭湖，在某些季节会吃鸟类。其他食物包括两爬动物，比如一些蛇、蜥蜴、青蛙等，只要抓住了都会吃。
如果到野外去玩，尤其是一些环境比较好的地方，特别是夜里，碰到豹猫的概率非常高。
从全局角度关注猫科动物
虽然中国的猫科动物现在都受到一级或二级重点保护，但其实我们对绝大多数种群的现状不太了解。
猫盟CFCA作为致力于保护中国野生动物的组织，长期关注并保护猫科动物的生存现状。
我们根据不同猫科动物在生态系统里面起到的作用去评估它们的生态价值，以及从社会关注度来评估它们的社会价值。
比较典型的物种是兔狲，兔狲的实际生态位比较低、数量比较多、种群比较稳定，但因为其外表“萌”，所以社会关注度很高。另外比较典型的老虎，是生态系统里的顶级物种，所以民众的关注度也很高。
但是像亚洲野猫、荒漠猫和丛林猫，虽然它们肩负着很重要的生态功能，但民众对它们的关注度较低，甚至很少有人听说过。
这种情况导致了保护资源的不平衡。比如大量的社会资源会倾斜向兔狲这样的“网红物种”，而亚洲金猫、云豹、云猫等却没有得到足够的关注，以至于没有专项的调查和保护行动，甚至连保护资金和媒体宣传都相对较少。
这提示我们要从全局的角度去关注中国的猫科动物，每一种猫科动物都在各自的生态系统中起到非常重要的作用。（宋大昭）
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