天机芯 以类脑觅“天机”

经过多年努力，我国科学家成功研制出了面向人工通用智能的新型类脑计算芯片——“天机芯”，而且成功地在无人驾驶自行车上进行了实验。日前，《自然》杂志封面文章展示了这一新型人工智能芯片，这是世界首款异构融合类脑芯片，实现了中国在芯片和人工智能两大领域《自然》论文的零突破。

“天机芯”究竟有何突破？

芯片是人工智能系统的“大脑”，如今人工智能技术有两种主流“大脑”：一种是支持人工神经网络的深度学习加速器，基于研究电脑的计算机科学，让计算机运行机器学习算法;另一种是支持脉冲神经网络的神经形态芯片，基于研究人脑的神经科学，无限模拟人类大脑。

虽然同为人工智能，它们却“鸡同鸭讲”不能交流，这是因为两种AI“大脑”的平台各不相同且互不兼容。而“天机芯”却能把这两种原本互不兼容的人工智能芯片融为一体，成为世界首款异构融合类脑芯片。这种融合技术有望实现人工通用智能，原则上，人工通用智能平台可以执行人类能够完成的所有任务。

自行车“成精”了？

用于展示“天机芯”性能的平台是在清华大学操场上“撒欢”的一辆无人驾驶自行车。试验中，自行车不仅可以识别语音指令、实现自平衡控制，可以自行越过路面的小凸起，不会因失去平衡而摔倒，还能探测和跟踪前方行人并自动避障，这体现了无人驾驶自行车的动态感知、目标探测、过障、自主决策等能力。

自行车“成精”了？不，这只是因为它配上了“天机芯”大脑，还配备了惯性测量单元传感器、摄像头、麦克风、刹车电机、转向电机等制动器，以及控制、计算等处理平台。

一块“天机芯”可以同时运行5种不同神经网络：用于图像处理和物体检测的CNN、用于语音命令识别的SNN、用于人类目标跟踪的CANN、用于姿态平衡和方向控制的MLP和用于决策控制的混合网络。芯片采用众核架构和任意路由拓扑，自由集成各种神经网络和混合编码方案，在多个模型之间无缝通信，最终让人们看到了这辆可以顺利完成各种任务的“成了精”的无人驾驶自行车。据悉，这是世界上第一辆既有电脑思维，又有人脑思维，有近乎“独立思考”能力的自行车。

如何窥探“天机”？

现有的人工智能是专有人工智能，一个问题对应一个解决办法，只要满足条件都可以做得很好，但难以处理模糊问题，也不能跨界处理问题。比如阿尔法狗下围棋能赢世界冠军，却做不出阅讀理解题。而与之相对的是能处理视觉、听觉、学习、推理等多种任务，具备举一反三、融会贯通能力的人工通用智能。发展人工通用智能是人工智能学界一直在努力的方向，国内外很多机构都在做。

清华大学类脑计算研究中心由校内7个院系联合组建，融合了脑科学、电子、微电子、计算机、自动化、材料以及精密仪器等学科，成立之初就瞄准了基于“天机”系列芯片的类脑系统的研发。以类脑觅“天机”，从脑科学的最新研究成果中找方向标就成为一个必然选择。

类脑研究是借鉴，不是简单模仿，是神似，不是形似，它要解决人工智能的时空复杂度、能效等问题。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。但目前在自主学习、模糊推理等领域与人脑仍有相当大的距离，而类脑计算可以缩小它们的差距。

计算机的特点是一直前进从不退步，因此它超越人脑的领域将会越来越多，但我们不必因此惧怕计算机的发展。我们要用人类的智慧规范人工智能的发展，让它服务于人类。