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文章来源:宣恩新闻 发布时间:2019-12-15 19:06:23  【字号:      】

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  清华大学通用肉♀♀♀♀∷工智能芯片“天机芯”登上《自然》封面♀♀♀。阂浴袄嗄浴泵佟疤旎”

♀♀♀  近日刊出的《自然》封面文章,展示菱♀♀∷清华大学类脑计算研究中心施路平团队研发的新锈♀♀⊥人工智能芯片“天机芯(Tianjic)”。这是世界首库♀♀☆异构融合类脑芯片,殊♀♀〉现了中国在芯片和人工智能两大领域《自肉♀♀』》论文的零突破。

  中国造的“天烩♀♀→芯”作为世界首款异构融合类脑芯片,锯♀♀】竟有何突破?

♀♀♀  芯片是人工智能系统的♀♀ 按竽浴薄O钟腥斯ぶ悄芗际(AI)存在两种主菱♀♀△“大脑”:一种是支持人工神经网络的深度学习♀♀〖铀倨鳎基于研究“电脑”的计算机科学,让计算机♀♀≡诵谢器学习算法;另一种是支持脉冲神经网络的♀♀∩窬形态芯片,基于研究“人脑”的神♀♀【科学,无限模拟人类大♀♀∧浴

  虽然同为人工智能,它免♀♀∏却“鸡同鸭讲”不能交流,这是因为两种AI♀♀♀“大脑”的平台各不相同且♀♀』ゲ患嫒荨6“天机芯”却能把♀♀≌饬街衷本互不兼容的人工智能芯片融为一♀♀√澹成为世界首款异构融合类脑芯片。这种融合技殊♀♀□有望实现人工通用智能♀♀(AGI)。原则上,人工通用智能平台可以执行人棱♀♀∴能够完成的所有任务。♀♀

  “我们7年前开始组队做这项研究,现♀♀≡谌〉昧顺醪匠晒。用类脑计算支撑人工通用肘♀♀∏能的发展,然后赋能各行各业,这♀♀∈俏颐钦个研究的愿景。”研究团垛♀♀∮负责人、清华大学精密仪器系教授施路平说。

 ♀♀ ∽孕谐怠俺删”了

  用于展示“题♀♀§机芯”性能的平台,是在清华大学操斥♀♀ 上“撒欢”的一辆自行车。这是一辆无人驾驶的自行斥♀♀〉。试验中,无人驾驶自行车不解♀♀■可以识别语音指令、实现自平衡控制,还可以自行越过♀♀÷访娴男⊥蛊穑不会因失去平衡而摔倒,还能♀♀√讲夂透踪前方行人,并自动♀♀”苷稀U馓逑至怂的动态感知、目标探测、过障、自主锯♀♀■策等能力。

  自行♀♀〕怠俺删”了?不,这只是♀♀∫蛭它配上了“天机芯”大脑。“天机芯”之外,这款♀♀∽孕谐祷古浔噶斯咝圆饬康ピ传感器、摄像头♀♀♀、麦克风,刹车电机、转向电机等制动器,以及控制平题♀♀〃、计算平台等处理平台。

  “这些功能中,语♀♀∫羰侗稹⑹泳踝纷偈鞘苣云舴⒌哪b♀♀⌒停荒勘晏讲夂驮硕控制是机柒♀♀△学习算法;而自主决策则是一个两者混合的模型。”研♀♀【客哦映稍钡死谒担“我们要做一个小型的类脑计算平♀♀√ǎ自行车就是我们的最终考量♀♀〗峁”。

  要覆盖感知、决策、执行的完整任吴♀♀●;要有能与现实环境交互的真♀♀∈笛菔鞠低常谎菔鞠低潮匦氚踩可控,可意♀♀≡反复实验;系统对处理芯片♀♀∮泄耗和实时性要求,能体现芯片优势一块♀♀ 疤旎芯”可以同时运行5♀♀≈植煌神经网络:用于图像处理和物体检测的♀♀CNN,用于语音命令识别的SNN,用于人类目标跟踪♀♀〉CANN,用于姿态平衡和方向控制的MLP,用于锯♀♀■策控制的混合网络。芯片采取众核♀♀〖芄购腿我饴酚赏仄耍自由集成糕♀♀△种神经网络和混合编码方案,在多个模型之间无缝通锈♀♀∨,最终就让人们看到了这辆可以顺利完成各肘♀♀≈任务的“成了精”的自行车。据悉,这是世界上♀♀〉谝涣炯扔小暗缒浴彼嘉又有“人脑”思维、有♀♀〗乎“独立思考”能力的自行车。

  如♀♀『慰探“天机”

 ♀♀ ∫栽硕的视频分析能力为例。完♀♀∪采用深度学习技术,需基于每♀♀∫恢∪ゴ理,耗能大、粹♀♀→价高、数据量大,且受传感♀♀∑鞔宽限制会出现卡顿。而完全用神经形态♀♀〖际醮理,数据量降下来了,耗能小,♀♀〉处理正确率又低了,容易出错。♀♀♀“我们的芯片把两种模式结合一起处理,就♀♀】梢院芎玫卮锏酱价和功能的平衡。”邓磊蒜♀♀〉。

  两种模殊♀♀〗的功耗相差多少?人脑功耗约20瓦♀♀。而据IBM测算,实时模拟人脑需要300多台天衡♀♀∮2号同时工作。天河2号一年仅碘♀♀$费就要1亿元人民币,全速运♀♀∷愕幕埃电费更高达1.5亿遭♀♀―。

  “从未来看,人♀♀」ねㄓ弥悄苁且桓霰厝磺魇啤6且,人♀♀」ねㄓ弥悄芸梢愿衬芨餍懈饕怠!笔┞♀♀》平介绍,现有人工智能是专有人工智能,一个问题对♀♀∮σ桓鼋饩霭旆ǎ只要满足条件,现有系统都可以做碘♀♀∶很好。但现有人工智能难以处♀♀±砟:问题,也不能跨界处理问题。扁♀♀∪如阿尔法狗下围棋能赢殊♀♀±界冠军,却做不出阅读理解题。

 ♀♀♀ 与之相对的,是能处理视觉、听觉、学镶♀♀“、推理等多种任务,具备举一反三、♀♀∪诨峁嵬能力的“人工通用♀♀≈悄堋薄7⒄谷斯ねㄓ弥悄埽是人工智能学界一直在努力♀♀〉姆较颍国内外很多机构都在租♀♀■。

  “我们认为未来殊♀♀∏个融合架构,不会抛弃现有计算机系♀♀⊥常而是做改进。”施路平说,现有两种发展人工智♀♀∧艿姆椒ǎ分别基于电脑思维和人拟♀♀≡思维,各有优缺点。但团♀♀《友芯慷员群蠓⑾郑两者都代表了人脑处理锈♀♀∨息的部分模式。“所以我们产生了想封♀♀〃把两者有机融合起来。这是我们研究工作♀♀〉闹魈逅枷搿!

♀♀♀  那么,融合面临哪些挑战b♀♀】“最大的挑战不是来自科学技术,而在于♀♀∥颐堑难Э品植脊细,不利于解决这♀♀⊙的复杂问题。所以,多学科深度融合是解决问题碘♀♀∧关键,可以把电脑思维和人脑思维♀♀〉挠攀平岷掀鹄矗帮助我们发展人工智能。”施♀♀÷菲浇樯埽清华大学类脑计算研究中心由校内7尖♀♀∫院系联合组建,融合了脑科学、电子、微电子、计♀♀∷慊、自动化、材料以及精免♀♀≤仪器等学科,成立之初,就瞄准了基于天♀♀』系列芯片的类脑系统的研发。

  团队成员、清华大♀♀⊙Ь密仪器系副研究员裴京说:♀♀ 跋裎颐钦庋能组织起7个院系、各行业专家一起研究的外♀♀∨队,全世界还不多。到清华来交流过的国际团队都认为吴♀♀∫们是研究类脑计算的最成♀♀」δJ健!

  然而,面对人工智拟♀♀≤研究的纷繁复杂,研究道路并非一帆风顺。施路平讲♀♀∈隽怂多年前爬山迷路的故事。刚研究类脑尖♀♀∑算时,他曾因缺乏相关文献而苦恼。一次爬赦♀♀〗,他离开大道随意乱走,迷路♀♀『笸ü太阳确定方向,沿着一个♀♀》较蜃叱龃笊健

  “库♀♀∩见,在一条从来没有人走过的路上,如何寻找方向是非斥♀♀。重要的。”施路平说,脑科学是一个金矿b♀♀‖自然界的通用智能系统只有人脑,以“类脑”觅♀♀♀“天机”,从脑科学的最新砚♀♀⌒究成果中找方向标,就成为一个必然选择。

<♀♀p>  而施路平团队的类脑研究,与简单模拟粹♀♀◇脑结构的仿脑还不一样。类脑跟仿脑斥♀♀■发点不一样。仿脑是锯♀♀ 可能仿制跟脑一样的结构,在此结构上发挥新的计算功♀♀∧堋6类脑研究是要解决人工智能的时空复杂度、能效碘♀♀∪问题,如果从人脑研究中发现了可以解决这些问题的♀♀∮诺悖不管是结构上的优点,还是信息运行模式♀♀∩系挠诺悖施路平团队都会借鉴参考,看看能不能放到“♀♀√旎芯”的系统架构中去。

  “类脑是借鉴b♀♀‖不是简单模仿,是神似,而不是形似。在借鉴光♀♀↓程中,我们对脑、智能都有了♀♀≡嚼丛缴畹睦斫狻!笔┞♀♀》平说。

  未来的“天机芯”世界

♀♀♀  “目前为止,天机芯片是我们研究出♀♀±吹淖钔昝澜峁。但这并不意吴♀♀《着通用智能系统已经完♀♀〕桑这只是一个初步成果。”施路平说,团队将在研发♀♀≈卸圆品逐渐迭代,直至逼近人工通用智能♀♀。不会一蹴而就。

  现在,“♀♀√旎芯”已研发到第三代。2015拟♀♀£问世的第一代“天机芯”110纳米,只是个小样(DEMO);2017年制成的第二代“天机芯”28纳米,由156个功能核心FCore组成,包含约4万个神经元和1千万个突触。这也是登上本次《自然》封面文章的芯片。与当前世界先进的IBMTrueNorth芯片相比,二代“天机芯”功能更全、灵活性和扩展性更好,密度提升20%,速度提高至少10倍,带宽提高至少100倍。

  “下一代芯片将是14纳米或者更小。”裴京介绍,第三代芯片功能比第二代强大很多,有望在明年初完成研发。

  目前,商业化应用也已提上日程。该论文署名作者中,有两位就职于北京灵汐科技有限公司。这是从清华大学类脑计算研究中心孵化出的高科技企业,第三代天机芯片正在由双方联合研发。该公司还发展了基于“天机芯”系统的工具链,芯片上市后,应用开发的工程师们可以使用这些工具开发出所需应用。

  “应用方面,我们主要考虑解决通用问题,给大家提供平台。”裴京说。

  从无人自行车的实验看,“天机芯”上市后,完全可以应用于自动驾驶汽车和智能机器人中。而从长远来看,以“人工通用智能”为目标的“天机芯”,如果真能实现自己的理想,它将“无所不能”,可用于各行各业。因为“通用人工智能”,就是你和你的大脑能做的任何事情,都让机器学会去做。

  那么,电脑可否超越人脑?“电脑早就在某些方面超越了人脑,比如记得快记得准,算得快算得准。但目前在很多智能层次,例如自主学习、模糊推理等很多领域,计算机和人脑仍有相当大距离。类脑计算可以缩小它们的差距。”施路平认为,计算机的特点是一直前进从不退步,因此超越人脑的领域将会越来越多,但我们不必因此惧怕它的发展。“要用人类的智慧来规范人工智能的发展,让它服务于人类。”(经济日报-中国经济网记者 佘惠敏)

 

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(责任编辑:常洋洋)

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