錢童心

　　要想抓住發(fā)展人工智能的機(jī)遇，必須在核心芯片上做到自主可控。近日，中國研究人員研發(fā)的一款類腦計(jì)算芯片，有望促進(jìn)人工通用智能發(fā)展。

　　芯片和人工智能的“雙豐收”

　　8月1日，清華大學(xué)精密儀器系施路平團(tuán)隊(duì)開發(fā)的全球首款異構(gòu)融合類腦計(jì)算芯片“天機(jī)芯”驅(qū)動(dòng)的“無人駕駛自行車” 登上了最新一期《自然》雜志封面。

　　施路平等人發(fā)表的“面向人工通用智能的異構(gòu)天機(jī)芯片架構(gòu)”論文也實(shí)現(xiàn)了中國在芯片和人工智能兩大領(lǐng)域《自然》論文零的突破。

　　2015年，第一代“天機(jī)芯”問世，體積約為110納米，2017年團(tuán)隊(duì)研發(fā)了第二代“天機(jī)芯”芯片，具有高速度，高性能，低功耗的特點(diǎn)，體積縮小至28納米。相比于當(dāng)前世界先進(jìn)的IBM的TrueNorth芯片，其功能更全，靈活性和擴(kuò)展性更好，密度提升20%，速度提高至少10倍，帶寬提高至少100倍。

　　此前，“天機(jī)”系列類腦芯片成果在電子器件頂級會議（IEDM 2015）和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)頂級會議（Micro 2016，ASPLOS 2018）上報(bào)告，并在《科學(xué)》智能機(jī)器人特刊上報(bào)道（2016），針對類腦芯片自主研發(fā)的學(xué)習(xí)算法成果被人工智能頂級會議（ICLR 2018，斗羅網(wǎng)AAAI 2019）被錄用。

　　去年11月，施路平團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在類腦計(jì)算器件領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，并在《先進(jìn)材料》上發(fā)表論文，該工作首次報(bào)道在憶阻器中能模擬同時(shí)存在且獨(dú)立表達(dá)的神經(jīng)突觸長短期可塑性，為類腦計(jì)算器件的發(fā)展提供了重要的思路，并有望借此在類腦計(jì)算硬件網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)不同時(shí)域的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)過程。

　　清華大學(xué)類腦計(jì)算研究中心從腦科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)出發(fā)，形成軟硬件全鏈條協(xié)同研發(fā)，從基元材料，器件到系統(tǒng)集成，芯片研發(fā)全方位整體研發(fā)的特色，致力于通用人工智能的類腦計(jì)算實(shí)現(xiàn)。

　　如今，研究人員用一個(gè)自動(dòng)行駛自行車系統(tǒng)驗(yàn)證了這一混合芯片的處理能力。這是一個(gè)異構(gòu)可擴(kuò)展人工通用智能開發(fā)演示平臺，利用一塊天機(jī)芯片，展示了自行車的自平衡，動(dòng)態(tài)感知，目標(biāo)探測，跟蹤，自動(dòng)避障，過障，語音理解，自主決策等功能。

　　中國類腦研究的崛起

　　施路平教授表示，“類腦”不是“仿腦”，不需要模仿人腦的一切�！拔覀冏龅氖穷惸X，斗羅網(wǎng)是借鑒腦科學(xué)的基本原理，凝練出一些指導(dǎo)計(jì)算架構(gòu)發(fā)展的新規(guī)律�！笔┞菲浇榻B稱。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)提出了符合腦科學(xué)基本規(guī)律的新型類腦計(jì)算架構(gòu)——異構(gòu)融合的天機(jī)類腦計(jì)算芯片架構(gòu)，可同時(shí)運(yùn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)向的絕大多數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

　　“這只是非常初步的一個(gè)研究，但這項(xiàng)研究或能為面向人工通用智能計(jì)算平臺的進(jìn)一步發(fā)展起到促進(jìn)作用�！笔┞菲奖硎尽�

　　賓夕法尼亞大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授史建波對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“這個(gè)特殊的處理器能將目前深度學(xué)習(xí)的算法和人腦的算法結(jié)合，人腦的設(shè)計(jì)是基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SNN），清華的團(tuán)隊(duì)是使用數(shù)字計(jì)算機(jī)來模擬脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。“他還表示，脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠受益于”無人學(xué)習(xí)“，也就是沒有人類標(biāo)記的學(xué)習(xí)，但是清華團(tuán)隊(duì)的論文還沒有展示到這一層面。”無人學(xué)習(xí)是非常重要的科學(xué)話題，這意味著將模擬人腦的學(xué)習(xí)。

　　寒武紀(jì)CEO陳天石也對此論文評論道：“在學(xué)術(shù)上很創(chuàng)新�！边@意味著在應(yīng)用場景方面還有待進(jìn)一步落地。

　　據(jù)介紹，除自行車外，這款類腦計(jì)算芯片的相關(guān)技術(shù)還能直接拓展到自動(dòng)駕駛，無人機(jī)以及智能機(jī)器人等應(yīng)用上。

　　“天機(jī)芯”的市場推廣將由靈汐科技負(fù)責(zé)。靈汐科技是由“天機(jī)”團(tuán)隊(duì)于去年成立的，并獲得了天使輪融資，投資方來自華控基石基金，優(yōu)選資本，清華控股等。

　　腦科學(xué)的研究機(jī)理是認(rèn)知科學(xué)的重要組成部分，而機(jī)器理解與計(jì)算一直是人工智能領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容。目前不僅僅是清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)，包括復(fù)旦大學(xué)在內(nèi)的多所高校都在發(fā)展類腦計(jì)算，支撐人工通用智能。

　　7月30日，投資4億元人民幣建立的復(fù)旦張江腦影像中心在上海揭幕，該中心致力于開發(fā)高級成像和多模態(tài)腦定量技術(shù)，探究腦功能，結(jié)構(gòu)，代謝等信號，揭示腦信息生成與處理機(jī)制，探究腦發(fā)育與老化過程以及腦疾病的早篩及預(yù)后，建立腦數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)，拓展腦與類腦科學(xué)基礎(chǔ)生物研究。

　　同時(shí)，依托復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院，中心整合多個(gè)國際最大規(guī)模腦數(shù)據(jù)庫，搭建國際最大的多疾病，多模態(tài)腦科學(xué)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)一系列國際領(lǐng)先的類腦智能算法。

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