【摘要】:类脑智能顾名思义,就是类似生物神经网络结构的人工智能系统。它既要从功能上模拟大脑功能,又要从性能上大幅度超越生物大脑,也称神经形态计算。2019年清华大学开发出全球首款异构融合类脑计算芯片——天机芯,并登上了知名科学杂志《自然》的封面。天机芯是清华大学施路平团队历经7年打磨的芯片,使用28纳米工艺流片。
类脑智能顾名思义,就是类似生物神经网络结构的人工智能系统。它既要从功能上模拟大脑功能,又要从性能上大幅度超越生物大脑,也称神经形态计算。
早在20世纪40年代,类脑计算的神经模型就已经设计出来,并通过几十年发展获得了大幅提升。至于为什么这么多年没有进展,核心原因还是在芯片上。
传统的人工智能芯片,信息存储和数据计算是分开的。机器要先从存储部分读取数据,再利用计算部分进行运算。这样的结果是,每次运算都要读取、计算、再读取、再计算,不但过程烦琐,而且大量的功耗和算力都被浪费在读取里,与大脑的高效率、低功耗大相径庭。
所以,想要真正模仿大脑,就必须开发跟大脑结构类似的芯片。在这一点上,咱们中国走在了前面。2019年清华大学开发出全球首款异构融合类脑计算芯片——天机芯,并登上了知名科学杂志《自然》的封面。
天机芯是清华大学施路平团队历经7年打磨的芯片,使用28纳米工艺流片。这个芯片的最大特点,是兼容包括神经模态脉冲神经网络、卷积神经网络和循环神经网络在内的多种神经网络同时运行。相比于当前世界先进的IBM的TrueNorth芯片,天机芯密度提升20%,速度至少提高10倍,带宽至少提高100倍。
为了验证这款芯片的可靠性,清华团队在一辆自行车上装载了天机芯。试验中,无人自行车不仅可以识别语音指令、实现自动平衡控制,还能对前方行人进行探测和跟踪,并自动躲避障碍。
值得一提的是,保持体态平衡是人脑非常复杂的功能,它是通过运动协同、环境感知和动作执行等多个功能区域合作完成的,而这些都在天机芯片上获得了一定程度的体现。
虽然目前类脑计算应用还比较初步,和深度学习等主流人工智能算法模型相比,也存在一定的运算差距,但芯片的性能突破已经看到了曙光,规模化应用很可能不需要太长时间。
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