要想抓住發展人工智能的機遇，必須在核心芯片上做到自主可控。近日，中國研究人員研發的一款類腦計算芯片，有望促進人工通用智能發展。

芯片和人工智能的“雙豐收”

8月1日，清華大學精密儀器系施路平團隊開發的全球首款異構融合類腦計算芯片“天機芯”驅動的“無人駕駛自行車” 登上了最新一期《自然》雜志封面。

施路平等人發表的“面向人工通用智能的異構天機芯片架構”論文也實現了中國在芯片和人工智能兩大領域《自然》論文零的突破。

2015年，第一代“天機芯”問世，體積約為110納米;2017年團隊研發了第二代“天機芯”芯片，具有高速度、高性能、低功耗的特點，體積縮小至28納米。相比于當前世界先進的IBM的TrueNorth芯片，其功能更全、靈活性和擴展性更好，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”系列類腦芯片成果在電子器件頂級會議(IEDM 2015)和計算機體系結構頂級會議(Micro 2016，ASPLOS 2018)上報告，并在《科學》智能機器人特刊上報道(2016)，針對類腦芯片自主研發的學習算法成果被人工智能頂級會議(ICLR 2018，AAAI 2019)被錄用。

去年11月，施路平團隊已經在類腦計算器件領域取得重要進展，并在《先進材料》上發表論文，該工作首次報道在憶阻器中能模擬同時存在且獨立表達的神經突觸長短期可塑性，為類腦計算器件的發展提供了重要的思路，并有望借此在類腦計算硬件網絡中實現不同時域的神經動力學過程。

清華大學類腦計算研究中心從腦科學和計算機科學出發，形成軟硬件全鏈條協同研發、從基元材料、器件到系統集成、芯片研發全方位整體研發的特色，致力于通用人工智能的類腦計算實現。

如今，研究人員用一個自動行駛自行車系統驗證了這一混合芯片的處理能力。這是一個異構可擴展人工通用智能開發演示平臺，利用一塊天機芯片，展示了自行車的自平衡、動態感知、目標探測、跟蹤、自動避障、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。“我們做的是類腦，是借鑒腦科學的基本原理，凝練出一些指導計算架構發展的新規律。”施路平介紹稱。在此基礎上，團隊提出了符合腦科學基本規律的新型類腦計算架構——異構融合的天機類腦計算芯片架構，可同時運行計算機科學和神經科學導向的絕大多數神經網絡模型。

“這只是非常初步的一個研究，但這項研究或能為面向人工通用智能計算平臺的進一步發展起到促進作用。”施路平表示。

賓夕法尼亞大學計算機系教授史建波對第一財經記者表示：“這個特殊的處理器能將目前深度學習的算法和人腦的算法結合，人腦的設計是基于脈沖神經網絡(SNN)，清華的團隊是使用數字計算機來模擬脈沖神經網絡。“他還表示，脈沖神經網絡能夠受益于”無人學習“，也就是沒有人類標記的學習，但是清華團隊的論文還沒有展示到這一層面。”無人學習是非常重要的科學話題，這意味著將模擬人腦的學習。

寒武紀CEO陳天石也對此論文評論道：“在學術上很創新。”這意味著在應用場景方面還有待進一步落地。

據介紹，除自行車外，這款類腦計算芯片的相關技術還能直接拓展到自動駕駛、無人機以及智能機器人等應用上。

“天機芯”的市場推廣將由靈汐科技負責。靈汐科技是由“天機”團隊于去年成立的，并獲得了天使輪融資，投資方來自華控基石基金、優選資本、清華控股等。

腦科學的研究機理是認知科學的重要組成部分，而機器理解與計算一直是人工智能領域的主要研究內容。目前不僅僅是清華大學團隊，包括復旦大學在內的多所高校都在發展類腦計算，支撐人工通用智能。

7月30日，投資4億元人民幣建立的復旦張江腦影像中心在上海揭幕，該中心致力于開發高級成像和多模態腦定量技術，探究腦功能、結構、代謝等信號，揭示腦信息生成與處理機制，探究腦發育與老化過程以及腦疾病的早篩及預后;建立腦數據采集和預處理標準，拓展腦與類腦科學基礎生物研究。

同時，依托復旦大學類腦智能科學與技術研究院，中心整合多個國際最大規模腦數據庫，搭建國際最大的多疾病、多模態腦科學數據庫，開發一系列國際領先的類腦智能算法。

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