還記得幾年前清華大學(xué)操場上那輛“成精”自行車嗎？

left、straight、speed-up…只聽密碼就可以按照主人的指示“行動”，讓很多網(wǎng)友驚呼“不明覺厲”！

2019年8月，研究人員在無人自行車上安裝了一個名為“天機(jī)芯”的芯片，以證明芯片的強(qiáng)大功能和潛力。這款無人自行車可以自我平衡，具有聲控功能，可以檢測和繞過障礙物。

這個“秘密”芯片是世界上第一個異構(gòu)結(jié)合腦芯片，也是世界上第一個可以支持脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的人工智能芯片，于今年8月登上了《自然》雜志的封面。

2024年5月30日 Nature 雜志封面

五年后，開發(fā)“天機(jī)芯”團(tuán)隊再次上新！

5月30日，記者鄧暉從清華大學(xué)了解到，繼2019年世界上第一個異構(gòu)結(jié)合腦芯片“天機(jī)芯”發(fā)布后，該校精密儀器系類腦計算研究團(tuán)隊在類腦視覺感知芯片領(lǐng)域取得了新的突破，開發(fā)了世界上第一個類腦互補(bǔ)視覺芯片“天眼芯”。該芯片可以實現(xiàn)每秒10000幀的高速、10bit的高精度、130dB的高動態(tài)范圍的視覺數(shù)據(jù)采集，在極低的帶寬(降低90%)和功耗成本下，不僅為智能革命的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，也為自動駕駛、身體智能等關(guān)鍵應(yīng)用開辟了新的道路。

以上研究成果為基礎(chǔ)的論文《面向開放世界感知的視覺芯片》作為封面文章，于5月30日在《自然》雜志上刊登。這是該團(tuán)隊在異構(gòu)結(jié)合類腦計算“天機(jī)芯”后第二次登上“自然”封面，標(biāo)志著我國在類腦計算和類腦感知兩個重要方向上取得了基本突破。

類腦互補(bǔ)視覺感知芯片“天眸芯”

伴隨著人工智能的飛速發(fā)展，無人駕駛、具體智能等無人系統(tǒng)在現(xiàn)實社會中得到了廣泛的應(yīng)用，推動了新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。視覺感知作為獲取信息的核心途徑，在這些智能系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。然而，在復(fù)雜多變、不可預(yù)測的環(huán)境中，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、魯棒的視覺感知(即系統(tǒng)在異常和危險條件下生存的能力)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

“在開放的世界里，智能系統(tǒng)不僅要處理大量的數(shù)據(jù)，還要面對各種極端事件，如駕駛中的突發(fā)危險、隧道入口處強(qiáng)光源的變化、夜間強(qiáng)光的影響等。據(jù)清華大學(xué)精密儀器系教授施路平介紹，由于“功耗墻”和“帶寬墻”的限制，傳統(tǒng)視覺感知芯片在面對這些場景時往往會面臨失真、失效或高延遲的問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。為克服這些挑戰(zhàn)，研究小組聚焦類腦視覺感知芯片技術(shù)，提出了基于視覺原語的互補(bǔ)雙通道類腦視覺感知新范式。

自動駕駛感知演示平臺

“范式參考了人類視覺系統(tǒng)的基本原理，將開放世界的視覺信息拆解成基于視覺原語的信息表達(dá)，通過有機(jī)結(jié)合這些原語，模仿人類視覺系統(tǒng)的特點，形成了兩個互補(bǔ)優(yōu)勢、信息完善的視覺感知渠道?！笆┞菲浇榻B，基于這一新范式，團(tuán)隊進(jìn)一步開發(fā)了世界上第一款類腦互補(bǔ)視覺芯片“天眸芯”：它不僅突破了傳統(tǒng)視覺感知范式的性能瓶頸，而且能有效地面對各種極端情況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。”

在“天眸芯”的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊還自主開發(fā)了高性能軟件和算法，并在開放環(huán)境的車載平臺上進(jìn)行了性能驗證。該系統(tǒng)在各種極端場景中實現(xiàn)了低延遲、高性能的實時感知推理，顯示了其在智能無人系統(tǒng)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。

施路平教授(右一)和趙蓉教授(左二)是清華大學(xué)腦計算研究中心，指導(dǎo)學(xué)生實驗。

"人腦，是大自然中最完美的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，它能執(zhí)行各種復(fù)雜的任務(wù)，是目前唯一的‘通用智能體’。長期以來，通過模擬人腦信息的處理方法，創(chuàng)造出像人腦一樣的“思維”、超越人腦類腦系統(tǒng)的工作性能，實現(xiàn)通用人工智能，是許多研究團(tuán)隊的夢想。”施路平說，結(jié)合這個團(tuán)隊在類腦中計算芯片的“天機(jī)芯”、類腦軟件工具鏈和類腦機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用到技術(shù)積累中，“天眸芯”的加入將進(jìn)一步完善類腦智能生態(tài)，有效促進(jìn)人工通用智能的發(fā)展。

(光明日報全媒體記者鄧暉)

題目：“我國科學(xué)家又有了新的突破！”

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