全球首款异构融合类脑芯片,登上了 Nature 封面

清华大学主导研发的全球首款异构融合类脑计算芯片「天机」,将计算机科学和神经科学方法融合,推动通用人工智能发展。该芯片采用众核架构,支持混合编码方案,能在同一平台上运行传统机器学习和类脑计算模型。无人自行车实验证明其可行性。

By 超神经


场景描述:今日,由清华大学主导的研究组,开发出了全球首款异构融合类脑计算芯片——「天机」,登上了最新一期 Nature 封面。这款 AI 芯片,可将计算机科学主导和神经科学主导这两种方法实现融合,开发出具有两者优点的通用平台,向着通用人工智能的研发更进了一步。


关键词:异构融合  类脑计算芯片  AGI 



又是类脑计算,又是 AGI ,不过这一次,是登在了 Nature 杂志封面的国产芯片。


640?wx_fmt=jpeg


今天,清华大学类脑计算研究中心主导的一项研究,带来了类脑芯片研究的重大突破,将人们对 AGI 的研究又推进了一大步。


来自多家研究机构的合作者,共同打造出了首款异构融合类脑计算芯片将传统的机器学习和类脑计算的方式关联了起来。


这也是一个里程碑式的时刻,在 Nature 上的芯片制造和 AI 领域,首次刊登了来自中国的论文。


它为什么能被放在 Nature 的封面


这篇题目为《面向通用人工智能的异构天机芯片架构》的论文,介绍了芯片「天机」的制作流程和工作机理。


论文标题:Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture

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


而天机的关键点,体现在了融合


在 AGI 的研究中,分为两个流派,一个是计算机科学导向,另一个是神经科学导向。


由此也开发出了不同的两条思路,一边是人工神经网路(ANN),一边是类脑的相关研究,如脉冲神经网络(SNN)。


两种模式各自发展,使用的语言、计算原理、编码方式和场景都不同。但 AGI 的发展,需要借鉴两种模式的优点。


640?wx_fmt=png


长久以来,两个模式的硬件,依赖的平台也各不相同,难以互相兼容。


为了解决这个问题,研究团队开发了将两种方案异构融合的架构,并打造了这款跨范式的计算芯片,完美地解决了这个问题。


640?wx_fmt=jpeg

天机芯片异构融合计算架构


天机芯片采用众核架构、可重构功能核模块,支持混合编码方案的类数据流控制模式。


它不仅能适应基于计算机科学的机器学习算法,还可以实现受大脑原理启发的神经计算模型和多种编码方案。


这项研究的亮点在哪里


芯片的主要创新体现在功能核(FCore)上,FCore 包括轴突、突触、树突、胞体和神经路由器构建单元。


通过可重构的 Fcore 模式,实现了灵活的建模配置和拓扑连接,编码方式可以在 ANN 和 SNN 模式之间转换,从而实现异构神经网络。


640?wx_fmt=png

天机芯片设计图


FCore 还涵盖了多数 ANN 和 SNN 使用的线性积分和非线性变换操作。能完美的支持二者的运行。


一块天机芯片由 156 个 FCore 组成,包含大约 40000 个神经元和 1000 万个突触,采用 28 纳米半导体工艺制造,面积为 3.8×3.8 平方毫米。


640?wx_fmt=jpeg

天机芯片和 FCore


天机芯片在性能上也有了很大的提升。它能提供超过每秒 610 千兆字节(GB)的内部存储器带宽,运行 ANN 能达到 1.28  TOPS 的峰值性能。


与 GPU 的性能相比,芯片的吞吐量提高了 1.6-100 倍,电源效率则提高了 12-10000 倍。


还要啥自行车?


为了证明芯片和系统的适用性,他们打造了一个自动行驶自行车,在一块天机芯片上完成部署,并进行了运行试验。


640?wx_fmt=gif

自行车自主运动演示


这个无人自行车平台,具备语音识别、目标探测追踪的功能,可以运动控制、避障、进行自主决策。实际上是一个五脏俱全的小型类脑计算平台。


实验中,自行车顺利的完成了自主行驶,验证了他们的方案和芯片的可行性。


640?wx_fmt=gif

能够轻松实现避障和追踪任务


研究人员邓磊介绍,无人自行车系统的语音识别、自主决策、视觉追踪功能运用了模拟大脑的模型;


而目标探测、运动控制和躲避障碍功能,则运用了机器学习算法模型。


看似不可思议的自行车演示,也让跟到更多人看到了 AGI 到来的一种可能。据称,他们下一步打算走向商用。


超能芯片助力,AGI 会不会来?


最近,类脑研究和 AGI 的讯息频频进入大众的视野。


先是马斯克宣布的脑机接口的新进展,为脑科学的研究赚了一波热度。而后,是微软对 OpenAI 的投资 10 亿进行 AGI 的研究,引起了业内的震动。最近,Facebook 也公布了在类脑研究上的成果...


毫无疑问的是,这款实现了异构融合的突破式芯片,为 AGI 的研究添上了一把大火。


被无数人向往的 AGI ,会不会成为「有生之年」呢?


640?wx_fmt=gif


—— 完 ——

640?wx_fmt=jpeg

扫描二维码,加入讨论群

获得优质数据集

回复「进群」自动入群

更多精彩内容(点击图片阅读)

640?wx_fmt=jpeg 640?wx_fmt=jpeg 640?wx_fmt=jpeg 640?wx_fmt=jpeg



### 类脑芯片的前沿研究论文 类脑芯片作为人工智能与神经科学交叉领域的核心技术,其研究成果对于推动新一代计算架构的发展至关重要。以下是几个关键方向及相关经典论文推荐: #### 1. **异构融合类脑计算芯片** 清华大学类脑计算研究中心研发的世界首款异构融合类脑计算芯片“天机芯”代表了中国在该领域的重大突破[^2]。此款芯片支持多种神经网络模型的同时运行,显著提升了系统的灵活性和效率。 - **Paper**: Shi Luping et al., “Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture,” *Nature*, vol. 572, pp. 104–109, Aug. 2019. - 此文章介绍了天机芯的设计理念及其成功案例,展示了如何通过硬件级融合实现AGI潜力。 #### 2. **高效能仿生算法实现** 近期研究表明,在特定类型的类脑芯片上实现了类似于长短时记忆单元(LSTM)功能的方法,相比传统GPU方案能耗降低千倍以上[^4]。这种方法利用脉冲神经网络(Spiking Neural Networks, SNNs),更贴近生物神经系统运作机制。 - **Paper**: Qiao Ning et al., "A reconfigurable on-line learning spiking neuromorphic processor comprising 256 neurons and 128k synapses," *Frontiers in Neuroscience*, Dec 2015. - 探讨了一种可重构在线学习型SNN处理器的具体实现细节,证明了其实现复杂模式识别任务的能力。 #### 3. **大规模脑仿真平台构建** 国际知名项目如IBM TrueNorth 和德国 BrainScales 已广泛应用于大型脑科学研究计划之中[^1]。这些高性能专用集成电路(ASIC)不仅促进了对大脑工作机制的理解,也为下一代AI提供了强大支撑。 - **Paper**: Merolla Paul A.et al., "A million spiking-neuron integrated circuit with a scalable communication network and interface," *Science* ,vol. 345 no. 6197 pp. 668-673 DOI: 10.1126/science.1254642 - 描述了TrueNorth这款革命性产品背后的技术原理,包括百万数量级神经元规模下的通信协议设计等方面的内容。 --- ```python # Example Code Snippet Showing Basic Simulation Of Spiking Neurons Using NEST Library In Python For Research Purposes Only. !pip install nest-simulator import nest nest.ResetKernel() neuron = nest.Create('iaf_psc_alpha') multimeter = nest.Create('multimeter', params={'record_from': ['V_m']}) spike_detector = nest.Create('spike_detector') nest.Connect(multimeter, neuron) nest.Connect(neuron, spike_detector) dc_generator = nest.Create('dc_generator', params={'amplitude': 376.0}) nest.SetStatus(dc_generator, {'start': 1.0, 'stop': 200.0}) nest.Connect(dc_generator, neuron) nest.Simulate(200.0) ``` ---
评论 2
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值