10月20日，在乌镇召开的第六届世界互联网大会上，15项闪耀全球的世界互联网领先科技成果发布。清华大学团队“面向人工通用智能的异构融合天机芯片”入选其中。
清华大学类脑计算研究中心主任施路平教授在领先科技成果发布会上介绍道：“‘天机芯’支持单一范式平台展示的人工智能应用，还支持多计算范式、多层次、多力度的异构混合建模，特别适合于处理动态、不确定、复杂、多模态的问题，是一个非常好的支撑人工通用智能发展的计算平台。”
▲施路平在领先科技成果发布会上做项目介绍
面向人工通用智能的新型类脑计算芯片——“天机芯”，近日由清华大学牵头的团队成功研制。作为业界首款异构融合架构的AI处理器，“天机芯”融合了计算机科学和脑科学领域的技术优势，斩获本届世界互联网大会领先科技成果。
不久前，清华大学施路平团队基于“天机芯”的研究成果作为封面文章登上了8月1日《自然》（Nature），实现了中国在芯片和人工智能两大领域《自然》论文零的突破。
今天，我们带您全方位了解“天机芯”，及其成功在无人驾驶自行车上进行的实验。
人工通用智能是什么？
人工通用智能（AGI，即Artificial general intelligence），它在学界存在众多的定义和形容词，我们可以简单理解为：“机器能在没有编码特定领域知识的情况下解决不同种类的问题，人类希望机器能做出类似人类的判断和决策。”
据施路平介绍，人工通用智能是人类长期追求的智能目标，目前主要存在两大类技术路线：一是计算机科学导向的机器学习算法，以求解显式的优化问题为主。尽管这类技术路线在图像、语音和文本等诸多领域取得了瞩目的成就，但仍然存在明显的缺陷（如泛化能力不足、鲁棒性差、大数据依赖、计算密集、参数敏感等）。二是神经科学导向的神经形态计算，以模拟大脑为主。大脑是已知的唯一通用智能系统，这也是神经科学导向的路线动机，但大脑运作的诸多细节尚未认知；这使得目前的单一范式计算框架均难以实现理想的通用智能。
因此融合上述两类路线，除优势互补外还能激发新型神经模型的研究，是发展人工通用智能的最具潜力的技术方案。
什么是类脑计算芯片?
“天机芯”是一款类脑计算芯片。类脑计算芯片是借鉴人脑的信息处理机制研发的新型计算芯片，“就像人类大脑中的神经元，一个神经元能连接上千个神经元，能够实时传递脉冲信号，保持丰富的编码机制。” 施路平解释说。
“天机芯”的优势？
“天机芯”挑战了什么样的尖端难题？
这个问题也能解释团队为什么选择自行车作为实验工具，他们在接受DeepTech深科技采访时用平实的语言解答了这些技术难题。
论文的共同第一作者邓磊介绍说：“自行车的语音识别、环境感知、平衡控制、避障等功能都需要背后的模型算法提供支持才能实现，这其中就包括了不同模态的模型。例如语音识别、自主决策以及视觉追踪可以通过模拟大脑来实现，而目标探测、运动控制以及躲避障碍等，则可以通过机器学习算法完成。传统的人工智能芯片仅能支持单一类别的模型，如深度学习或计算神经科学的模型，而’天机芯’则实现了多模态模型的交互。”
在“芯片大脑”的控制下，无人自行车可以实时感知周围环境，跟随前方的试验人员并自动进行避障，根据语音指令、视觉感知反馈产生实时信号，对电机进行控制从而保持平衡或改变行进状态。
施路平这样解释：“我们希望能把AGI的两个计算范式融合起来，实现互补。现在的计算机是将多维的信息转换成一维的信息流，主频越来越快，换句话说这是利用了时间复杂度；而在人脑中，一个神经元可以连接1000到10000个神经元，这是利用了空间复杂度，且大脑是利用脉冲进行编码，换句话说这就引入了时间复杂度，因此代表了时空复杂度。‘天机芯’同时具备了空间复杂度和时空复杂度，这就是异构融合。”
计算机和人类各有所长，异构融合则是打通两者鸿沟的技术。异构融合的“天机芯”类脑计算芯片，实现了计算机科学和神经科学导向的绝大多数神经网络模型运行，这也正是论文发表当期的《自然》封面标题为“双重控制”（Dual Control）的原因。
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