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清華大學通用人工智能芯片“天機芯”登上《自然》封面

2019-08-12 18:06誠信在線-誠信在線手機版下載編輯:誠信在線人氣:


  清華大學通用人工智能芯片“天機芯”登上《自然》封面:以“類腦”覓“天機”

  近日刊出的《自然》封面文章,展示了清華大學類腦計算研究中心施路平團隊研發的新型人工智能芯片“天機芯(Tianjic)”。這是世界首款異構融合類腦芯片,實現了中國在芯片和人工智能兩大領域《自然》論文的零突破。

  中國造的“天機芯”作為世界首款異構融合類腦芯片,究竟有何突破?

  芯片是人工智能系統的“大腦”。現有人工智能技術(AI)存在兩種主流“大腦”:一種是支持人工神經網絡的深度學習加速器,基于研究“電腦”的計算機科學,讓計算機運行機器學習算法;另一種是支持脈沖神經網絡的神經形态芯片,基于研究“人腦”的神經科學,無限模拟人類大腦。

 

  雖然同為人工智能,它們卻“雞同鴨講”不能交流,這是因為兩種AI“大腦”的平台各不相同且互不兼容。而“天機芯”卻能把這兩種原本互不兼容的人工智能芯片融為一體,成為世界首款異構融合類腦芯片。這種融合技術有望實現人工通用智能(AGI)。原則上,人工通用智能平台可以執行人類能夠完成的所有任務。

  “我們7年前開始組隊做這項研究,現在取得了初步成果。用類腦計算支撐人工通用智能的發展,然後賦能各行各業,這是我們整個研究的願景。”研究團隊負責人、清華大學精密儀器系教授施路平說。

  自行車“成精”了

  用于展示“天機芯”性能的平台,是在清華大學操場上“撒歡”的一輛自行車。這是一輛無人駕駛的自行車。試驗中,無人駕駛自行車不僅可以識别語音指令、實現自平衡控制,還可以自行越過路面的小凸起,不會因失去平衡而摔倒,還能探測和跟蹤前方行人,并自動避障。這體現了它的動态感知、目标探測、過障、自主決策等能力。

  自行車“成精”了?不,這隻是因為它配上了“天機芯”大腦。“天機芯”之外,誠信在線,這款自行車還配備了慣性測量單元傳感器、攝像頭、麥克風,刹車電機、轉向電機等制動器,以及控制平台、計算平台等處理平台。

  “這些功能中,語音識别、視覺追蹤是受腦啟發的模型;目标探測和運動控制是機器學習算法;而自主決策則是一個兩者混合的模型。”研究團隊成員鄧磊說,“我們要做一個小型的類腦計算平台,自行車就是我們的最終考量結果”。

  要覆蓋感知、決策、執行的完整任務;要有能與現實環境交互的真實演示系統;演示系統必須安全可控,可以反複實驗;系統對處理芯片有功耗和實時性要求,能體現芯片優勢——一塊“天機芯”可以同時運行5種不同神經網絡:用于圖像處理和物體檢測的CNN,用于語音命令識别的SNN,用于人類目标跟蹤的CANN,用于姿态平衡和方向控制的MLP,用于決策控制的混合網絡。芯片采取衆核架構和任意路由拓撲,誠信在線手機版下載 ,自由集成各種神經網絡和混合編碼方案,在多個模型之間無縫通信,最終就讓人們看到了這輛可以順利完成各種任務的“成了精”的自行車。據悉,這是世界上第一輛既有“電腦”思維又有“人腦”思維、有近乎“獨立思考”能力的自行車。

  如何窺探“天機”

  以運動的視頻分析能力為例。完全采用深度學習技術,需基于每一幀去處理,耗能大、代價高、數據量大,且受傳感器帶寬限制會出現卡頓。而完全用神經形态技術處理,數據量降下來了,耗能小,但處理正确率又低了,容易出錯。“我們的芯片把兩種模式結合一起處理,就可以很好地達到代價和功能的平衡。”鄧磊說。

  兩種模式的功耗相差多少?人腦功耗約20瓦,而據IBM測算,實時模拟人腦需要300多台天河2号同時工作。天河2号一年僅電費就要1億元人民币,全速運算的話,電費更高達1.5億元。

  “從未來看,人工通用智能是一個必然趨勢。而且,人工通用智能可以賦能各行各業。”施路平介紹,現有人工智能是專有人工智能,一個問題對應一個解決辦法,隻要滿足條件,現有系統都可以做得很好。但現有人工智能難以處理模糊問題,也不能跨界處理問題。比如阿爾法狗下圍棋能赢世界冠軍,卻做不出閱讀理解題。

  與之相對的,是能處理視覺、聽覺、學習、推理等多種任務,具備舉一反三、融會貫通能力的“人工通用智能”。發展人工通用智能,是人工智能學界一直在努力的方向,國内外很多機構都在做。

(來源:誠信在線手機版下載)

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