指甲蓋大小的芯片，是世界上首款面向人工通用智能的異構融合類腦計算芯片，名為“天機芯”，它由清華大學類腦計算研究中心施路平教授團隊打造，既可支持脈衝神經網絡，又可支持人工神經網路。
今天，基於該成果的論文，作為封面文章登上國際知名學術期刊《自然》，實現中國在芯片和人工智能兩大領域《自然》論文零的突破。
本期《自然》封面圖
突破：世界首款異構融合類腦芯片
人工智能技術的迅猛發展，使人們在多個領域實現前所未有的突破。
當前，人工智能芯片主要有兩大主流方向，一方面是深度學習加速器 ，可支持人工神經網絡，另一方面是類腦芯片，主要支持脈衝神經網絡。
由於算法和模型的差別，目前人工智能芯片均隻支持人工神經網絡或者脈衝神經網絡，難以發揮計算機和神經科學兩個領域的交叉優勢。
清華大學類腦計算研究中心借鑒腦科學的基本原理，提出兼顧人工神經網絡和脈衝神經網絡各自特點的異構融合類腦計算架構，設計出異構融合類腦芯片“天機芯”。它既可支持仿腦的脈衝神經網絡，又可支持由計算機科學發展而來的人工神經網絡，具有高速度、高性能、低功耗的特點。
天機異構融合類腦計算架構
特點：高速度、高性能、低功耗
在2015年發展的第一代“天機芯”基礎上，2017年第二代“天機芯”問世，經過不斷改進設計，具有高速度、高性能、低功耗的特點。相比於當前世界先進的IBM的TrueNorth芯片，第二代“天機芯”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。
值得一提的是，“天機芯”通過資源複用，只需百分之三的額外面積開銷，即可同時高效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，支持異構網絡的混合建模，形成渾然一體的空域和時空域協調調度系統。
天機芯片單片（左）和5x5陣列擴展板（右）
應用：讓無人駕駛自行車成為現實
據介紹，“天機芯”的工藝級別達到28納米，集成千萬級神經元突觸，建立探索人工通用智能的驗證平台。在今年5月18日，清華推出的人工智能與教育展上，記者已通過視頻見識了這款芯片的功能，視頻中， 一輛自行車正在清華東操進行無人駕駛，其車座上的智能控制平台上就嵌入“天機芯”， 可實現自平衡、目標探測跟蹤、自動避障、語音理解控制、自主決策等功能。
此外，基於“天機芯”，清華類腦計算中心還自主研發出第一代類腦計算軟體工具鏈，可支持從深度學習框架到“天機芯”的自動映射和編譯，並利用類腦自動行駛自行車建立一個異構可擴展人工通用智能開發演示平台。
自動行駛自行車演示平台
清華研究人員表示，上述研究成果為學界提供了一個發展人工通用智能的平台和思路，將能促進人工通用智能研究，從而賦能各行各業。目前，“天機芯”正在通過北京靈汐科技有限公司展開進一步開發。
北京日報客戶端記者 任敏
視頻剪輯：王雅賢
監製：王然
編輯：薑晶晶
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