《自然》封面聚焦中國新型類(lèi)腦芯片，或有助人工通用智能發(fā)展

從AlphaGo戰勝人類(lèi)頂級圍棋選手，到人工智能系統以90%準確率診斷兒科疾病，近年來(lái)，人工智能的突破大多從智能的某個(gè)領(lǐng)域接近或超過(guò)人類(lèi)智能，距離達到人類(lèi)水平的人工通用智能（AGI，Artificial General Intelligence）還有很長(cháng)的路要走。

8月1日，頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）的封面文章介紹了中國科學(xué)家發(fā)展人工通用智能的嘗試。

這篇名為《面向人工通用智能的異構天機芯片架構》（Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture）的論文介紹了一款新型人工智能芯片，它結合了類(lèi)腦計算和基于計算機科學(xué)的人工智能。作者用一個(gè)無(wú)人自行車(chē)系統驗證了這一混合芯片的處理能力。試驗中，無(wú)人自行車(chē)不僅可以識別語(yǔ)音指令、實(shí)現自平衡控制，還能對前方行人進(jìn)行探測和跟蹤，并自動(dòng)過(guò)障、避障。

作者認為，這項研究或能為人工通用智能平臺的進(jìn)一步發(fā)展起到促進(jìn)作用。

原則上，人工通用智能平臺可以執行人類(lèi)能夠完成的所有任務(wù)。

異構融合的“天機芯”

在7月30日的電話(huà)新聞發(fā)布會(huì )中，論文通訊作者、清華大學(xué)精密儀器系教授施路平介紹了論文的研究思路。他提到，現階段，發(fā)展人工通用智能的方法主要有兩種，一種基于電腦思維，另一種基于人腦思維，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都代表人腦處理信息的部分模式。他與研究團隊由此提出將兩種方法異構融合的架構，并在此架構上發(fā)展出了天機芯片（Tianjic chip）。

施路平表示，天機芯片是中國完全自主研發(fā)的技術(shù)成果，其中的異構融合思路由項目研究團隊首先提出。天機芯片也是多學(xué)科融合的結晶，團隊成員來(lái)自清華大學(xué)、北京靈汐科技、北京師范大學(xué)、新加坡理工大學(xué)和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校。

天機芯片有多個(gè)高度可重構的功能性核，可以同時(shí)支持機器學(xué)習算法和類(lèi)腦電路，它由156個(gè)FCores組成，包含約40000個(gè)神經(jīng)元和1000萬(wàn)個(gè)突觸，采用28納米工藝制程，面積為3.8×3.8平方毫米。

同時(shí)支持計算機科學(xué)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型是天機芯片的一大特點(diǎn)。負責芯片設計和算法細節的論文作者鄧磊介紹，通常，市面上的深度學(xué)習加速器只支持計算機科學(xué)模型，神經(jīng)形態(tài)芯片只支持神經(jīng)科學(xué)模型，而天機芯片兩者都可支持，同時(shí)支持神經(jīng)科學(xué)發(fā)現的眾多神經(jīng)回路網(wǎng)絡(luò )和異構網(wǎng)絡(luò )的混合建模。

鄧磊提到，實(shí)現上述兩類(lèi)模型深度而高效的融合是天機芯片設計中最大的挑戰，因為兩類(lèi)模型所使用的語(yǔ)言、計算原理，編碼方式和應用場(chǎng)景都不相同。

施路平透露，目前，團隊已經(jīng)啟動(dòng)了下一代芯片的研究，預期明年年初可以完成研發(fā)工作。

無(wú)人自行車(chē)系統

為了驗證天機芯片的處理能力，研究人員開(kāi)發(fā)了一款無(wú)人自行車(chē)系統。

論文提到，搭載一枚天機芯片的無(wú)人自行車(chē)系統可以實(shí)現多功能算法和模型的同步處理。試驗中，無(wú)人自行車(chē)不僅可以識別語(yǔ)音指令、實(shí)現自平衡控制，還能對前方行人進(jìn)行探測和跟蹤，并自動(dòng)過(guò)障、避障。

研究人員在無(wú)人自行車(chē)系統中設計了一些不同模態(tài)的模型以驗證天機芯片的多模態(tài)異構融合功能。

鄧磊介紹，無(wú)人自行車(chē)系統的語(yǔ)音識別、自主決策、視覺(jué)追蹤功能運用了模擬大腦的模型，而目標探測、運動(dòng)控制和躲避障礙功能運用了機器學(xué)習算法模型。

鄧磊認為，天機芯片未來(lái)可以應用到自動(dòng)駕駛和智能機器人等場(chǎng)景。

新聞發(fā)布會(huì )上，論文作者、清華大學(xué)精密儀器系副研究員裴京透露，團隊的下一步計劃是面向問(wèn)題商業(yè)化，把現有的、已經(jīng)成熟的成果商業(yè)化推廣。

通用人工智能

在論文中，作者反復提及“人工通用智能”(AGI)的概念，并認為這項研究“有望通過(guò)為更廣泛的硬件平臺鋪平道路來(lái)刺激人工通用智能的發(fā)展”。

“人工通用智能”是一個(gè)尚未實(shí)現的研究課題，有時(shí)也被稱(chēng)作強人工智能，它所描述的機器智能可以理解或學(xué)習人類(lèi)所能完成的任何智力任務(wù)。

關(guān)于人工通用智能能否實(shí)現、何時(shí)實(shí)現的問(wèn)題，業(yè)內有不同的觀(guān)點(diǎn)。

部分人工智能學(xué)者認為，人工通用智能的概念并不嚴肅，在實(shí)踐中基本不可能實(shí)現。另一些人則十分看好人工通用智能的發(fā)展，認為它有可能塑造人類(lèi)的發(fā)展軌跡。還有一些則用實(shí)際行動(dòng)表達對人工通用智能的態(tài)度，例如，今年7月，微軟宣布向非營(yíng)利性人工智能研究公司OpenAI投資10億美元研發(fā)人工通用智能。

論文提到的一種發(fā)展人工通用智能（AGI）的混合方法，結合了神經(jīng)科學(xué)導向和計算機科學(xué)導向方法的優(yōu)點(diǎn)。

在《自然》論文的新聞發(fā)布會(huì )中，施路平表示，“人工通用智能是一個(gè)非常難的研究課題”，但“我們相信它是一定會(huì )實(shí)現的”，他認為，從未來(lái)發(fā)展的角度看，人工通用智能是一個(gè)必然的趨勢。

在研究思路上，施路平認為，發(fā)展人工通用智能的最佳方案之一是把人腦和電腦的優(yōu)勢結合起來(lái)。他解釋?zhuān)壳盀橹?，據我們所知的通用智能系統就是人腦，人工智能的后兩個(gè)發(fā)展高潮也都與人腦有關(guān)?！耙允窞殍b，我們認為借鑒人腦會(huì )是一個(gè)比較好的方法”。

施路平強調，此次發(fā)表在《自然》的論文是一個(gè)非常初步的研究，人工通用智能是一項非常具有挑戰性的工作，目前還處于起步階段。他和團隊的研究愿景是——“發(fā)展類(lèi)腦計算，支撐人工通用智能，賦能各行各業(yè)”。