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御天神帝,我国人工智能类脑核算芯片获得新打破 研究成果登上《天然》封面-雷火电竞网址

admin 雷火电竞app 2019-08-06 280 0

要让一辆普普通通的自行车学会“无人驾驶”,使它具有保持平衡、逃避妨碍、盯梢方针、辨认语音等十八般武艺,需求多长时间?

关于清华大学教授施路平及其研讨团队来说,这个问题的答案是“七年”。

研制难点在于无人自行车的“大脑”——能兼容多种算法和使命的人工智能芯片,合适未来迭代展开。为此,施路平及团队挑选了一条少有人走的路:沿着类脑核算的途径,研制出全世界首款异构交融类脑芯片。

北京时间8月1日,施路平及团队的研讨成果在《天然》杂志宣布,并被选为封面论文。施路平说,无人自行车仅仅一种展现,团队将芯片命名为“天机芯”,期望能推进人工通用智能的展开。

施路平及团队的论文登上新一期《天然》杂志主刊封面。

论文地址https://nature.com/articles/s41586-019-1424-8

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AI芯片:对人工智能至关重要的“大脑”

2016年,谷歌旗下的AlphaGo大胜韩国围棋国手李世石,技惊四座。随后的这几年里,人工智能运用遍地开花,从工厂里的零件组装到论坛上的实时翻译,人工智能在许多方面展现出了逾越人类的才能。

在人工智能体系中,芯片就像坐镇指挥的“大脑”,起着至关重要的效果。从海量数据的获取、存储到算法的运转,都离不开芯片这一根底。人工智能体系的数据规划大、核算量大,传统的中央处理器现已不能满意其算力需求。因而,近年来,英伟达、谷歌、亚马逊等大公司都在着力研制自己的人工智能芯片。AlphaGo下围棋时,就动用了谷歌为机器学习特别定制的芯片。

但是,无论是AlphaGo仍是其他运用,都没有走出“专用人工智能”的范畴。专用人工智能,即只能处理某个范畴特定使命的人工智能体系——例如,AlphaGo下围棋很厉害,却未必能解出小学一年级的数学题。

与专用人工智能相对的,是“人工通用智能”。人的大脑,便是最典型的通用智能体系,能处理视觉、听觉、学习、推理等多种使命,具有触类旁通、融会贯通的才能。展开通用人工智能,是人工智能学界一直在尽力的方向。

施路平介绍,一直以来,学界有两种研制人工智能的办法,分别是根据核算机科学和神经科学为导向。前者主要是让核算机运转机器学习算法;后者则让核算机尽或许模仿人类大脑,用硬件模仿人脑神经元和突触的信息处理特性,进行类脑核算。

尽管这两种办法都能够处理特定范畴的问题,但仍然难以让人工智能体系像人类相同处理杂乱动态问题。一起,两种办法的核算原理和编码方案存在底子差异,且依赖于天壤之别且互不兼容的渠道。这极大地约束了人工通用智能的展开。

施路平缓搭档研制了一款交融上述两种办法的类脑核算芯片,名为“天机芯”。该芯片有多个高度可重构的功用性核,能够一起支撑机器学习和类脑核算。

天机芯片单片(左)和5x5阵列扩展板(右)。图自清华大学。····

“天机”面世:让人工智能处理杂乱使命

北京时间8月1日,相关研讨成果在《天然》杂志宣布,并被选为封面论文。在本研讨中,机器学习算法以人工神经网络(ANN)为代表,类脑核算算法以脉冲神经网络(SNN)为代表。

论文作者之一、清华大学类脑核算研讨中心首位博士生邓磊说,两种算法有不同的核算原理和编码方法,核算架构和存储架构也十分不相同,因而,芯片规划时最大的难点,是怎样让两种算法模型深度、高效、无缝地交融。

据了解,SNN的核算要考虑到模仿神经元的变量,这是由脉冲事情驱动的;ANN的核算主要与密布的乘法、累加操作相关。一起,SNN需求可编程存储器和额定的高精度存储器,以存储模仿神经元的膜电位、发射阈值和不应期,而ANN仅需求用于激活存储和改换的字节存储器。

邓磊解说,要完成交融,仅仅把支撑两种算法的器材模块“拼在一起”是不可的。要让新的芯片架构能够兼容不同的算法,并且又能够灵敏的装备、具有高性能,芯片每一部分的份额、面积、功耗都要进行精细地组织。

为此,研讨团队规划了一个一致的功用中心FCore。为了完成深度交融,简直整个FCore都能够重新装备,以便在不同形式下完成高利用率。模仿神经元的胞体、树突在运转过程中分为多组,每个组内的核算是并行的,而组间核算是串行的。FCore能够作为ANN 和SNN之间的转换器,包括大多数SNN和ANN运用的线性积分和非线性改换操作。

天机芯片的类脑核算架构。图自清华大学。

天机芯片由156个FCore组成,包括大约4万个神经元和1000万个突触。研讨团队用一个无人自行车体系验证了“天机芯”的处理才能。

实验中,无人自行车不只能够辨认语音指令、完成自平衡操控,还能对前方行人进行勘探和盯梢,并自动过障、避障。也便是说,无人自行车现已在必定程度上展现了一点“通用智能”。团队期望经过改动环境迫使体系因应改动,从这个过程中总结规则,探究展开人工通用智能或许的途径。

邓磊介绍,无人自行车的语音辨认运用的是脉冲神经网络,方针和妨碍勘探运用的是机器学习中的卷积神经网络。“传统的人工智能芯片只能支撑单一类其他模型,很难要让这些多模态的模型实时高效交互”,他说。

兼容多种算法后,芯片不只能够进步信息处理速度,还能大幅度下降功耗。施路平说,现在仅仅开始的测验,芯片还有十分大的优化改善空间,团队正在为此而尽力。

行进中的无人自行车。图自清华大学。····

商用转化:推进通用人工智能展开

天机芯片交融了类脑核算和根据核算机科学的人工神经网络核算。这种交融,有望进步各个体系的才能,供给一个研讨人工通用智能的核算渠道,推进人工通用智能研讨,然后赋能各行各业。

值得重视的是,天机芯片由我国科学家彻底自主研制。据了解,人工智能和机器学习技能是美国拟列入出口控制的14类技能之一,不对我国敞开。2008年,IBM在美国国防研讨局的支撑下展开类脑芯片研制,直到2014年才推出首款类脑芯片“TrueNorth”。

TrueNorth的面积为 430平方毫米,内置 100 万个模仿神经元。论文作者之一、清华大学精细仪器系副研讨员裴京说,天机的面积为14.4平方毫米,内置4万个神经元。“折组成密度来看,天机比TrueNorth高了20%”,速度进步一个数量级,带宽进步两个数量级,裴京说,这意味着,天机能更好地满意人工智能核算的需求。

谈到曩昔七年来的应战,施路平说,难在多学科交融,也难在没有任何先例能够学习。研讨刚起步时,找不到相关文献一度让他很苦恼。为了寻觅创意,他在一次单独爬山的行程中,成心让自己走丢,考虑怎样在窘境之中找到出路。

他说,天机芯片得以诞生,要感谢清华大学、北京市、科技部和天然基金委的长时间支撑——在《天然》杂志此次选用论文之前,团队简直没有宣布过任何研讨成果。没有“论文绩效”的压力,团队得以心无旁骛地进行研讨。

据了解,天机芯片的商用版别最快今年年底将面世。到时,单芯片峰值算力和能效还会有大幅度进步。裴京说,类脑芯片的最大特点是低能耗,将来有望在民用范畴得到广泛运用。

无人自行车演示视频。

采写:南都记者 冯群星

作者:冯群星

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