《自然》封面聚焦中國(guó)新型類腦芯片，或有助人工通用智能發(fā)展

從AlphaGo戰(zhàn)勝人類頂級(jí)圍棋選手，到人工智能系統(tǒng)以90%準(zhǔn)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)域接近或超過人類智能，距離達(dá)到人類水平的人工通用智能（AGI，Artificial General Intelligence）還有很長(zhǎng)的路要走。

8月1日，頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）的封面文章介紹了中國(guó)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(gòu)天機(jī)芯片架構(gòu)》（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(jié)合了類腦計(jì)算和基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的人工智能。作者用一個(gè)無(wú)人自行車系統(tǒng)驗(yàn)證了這一混合芯片的處理能力。試驗(yàn)中，無(wú)人自行車不僅可以識(shí)別語(yǔ)音指令、實(shí)現(xiàn)自平衡控制，還能對(duì)前方行人進(jìn)行探測(cè)和跟蹤，并自動(dòng)過障、避障。

作者認(rèn)為，這項(xiàng)研究或能為人工通用智能平臺(tái)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(tái)可以執(zhí)行人類能夠完成的所有任務(wù)。

異構(gòu)融合的“天機(jī)芯”

在7月30日的電話新聞發(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(xiàn)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(tuán)隊(duì)由此提出將兩種方法異構(gòu)融合的架構(gòu)，并在此架構(gòu)上發(fā)展出了天機(jī)芯片（Tianjic chip）。

施路平表示，天機(jī)芯片是中國(guó)完全自主研發(fā)的技術(shù)成果，其中的異構(gòu)融合思路由項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)首先提出。天機(jī)芯片也是多學(xué)科融合的結(jié)晶，團(tuán)隊(duì)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(jī)芯片有多個(gè)高度可重構(gòu)的功能性核，可以同時(shí)支持機(jī)器學(xué)習(xí)算法和類腦電路，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(jì)算機(jī)科學(xué)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是天機(jī)芯片的一大特點(diǎn)。負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)和算法細(xì)節(jié)的論文作者鄧?yán)诮榻B，通常，市面上的深度學(xué)習(xí)加速器只支持計(jì)算機(jī)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(jī)芯片兩者都可支持，同時(shí)支持神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的眾多神經(jīng)回路網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的混合建模。

鄧?yán)谔岬剑瑢?shí)現(xiàn)上述兩類模型深度而高效的融合是天機(jī)芯片設(shè)計(jì)中最大的挑戰(zhàn)，因?yàn)閮深惸Ｐ退褂玫恼Z(yǔ)言、計(jì)算原理，編碼方式和應(yīng)用場(chǎng)景都不相同。

施路平透露，目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)啟動(dòng)了下一代芯片的研究，預(yù)期明年年初可以完成研發(fā)工作。

無(wú)人自行車系統(tǒng)

為了驗(yàn)證天機(jī)芯片的處理能力，研究人員開發(fā)了一款無(wú)人自行車系統(tǒng)。

論文提到，搭載一枚天機(jī)芯片的無(wú)人自行車系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多功能算法和模型的同步處理。試驗(yàn)中，無(wú)人自行車不僅可以識(shí)別語(yǔ)音指令、實(shí)現(xiàn)自平衡控制，還能對(duì)前方行人進(jìn)行探測(cè)和跟蹤，并自動(dòng)過障、避障。

研究人員在無(wú)人自行車系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一些不同模態(tài)的模型以驗(yàn)證天機(jī)芯片的多模態(tài)異構(gòu)融合功能。

鄧?yán)诮榻B，無(wú)人自行車系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別、自主決策、視覺追蹤功能運(yùn)用了模擬大腦的模型，而目標(biāo)探測(cè)、運(yùn)動(dòng)控制和躲避障礙功能運(yùn)用了機(jī)器學(xué)習(xí)算法模型。

鄧?yán)谡J(rèn)為，天機(jī)芯片未來(lái)可以應(yīng)用到自動(dòng)駕駛和智能機(jī)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(tuán)隊(duì)的下一步計(jì)劃是面向問題商業(yè)化，把現(xiàn)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(fù)提及“人工通用智能”(AGI)的概念，并認(rèn)為這項(xiàng)研究“有望通過為更廣泛的硬件平臺(tái)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(xiàn)的研究課題，有時(shí)也被稱作強(qiáng)人工智能，它所描述的機(jī)器智能可以理解或?qū)W習(xí)人類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(xiàn)、何時(shí)實(shí)現(xiàn)的問題，業(yè)內(nèi)有不同的觀點(diǎn)。

部分人工智能學(xué)者認(rèn)為，人工通用智能的概念并不嚴(yán)肅，在實(shí)踐中基本不可能實(shí)現(xiàn)。另一些人則十分看好人工通用智能的發(fā)展，認(rèn)為它有可能塑造人類的發(fā)展軌跡。還有一些則用實(shí)際行動(dòng)表達(dá)對(duì)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(jié)合了神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)向和計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)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(xiàn)的”，他認(rèn)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(shì)。

在研究思路上，施路平認(rèn)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(shì)結(jié)合起來(lái)。他解釋，目前為止，據(jù)我們所知的通用智能系統(tǒng)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(rèn)為借鑒人腦會(huì)是一個(gè)比較好的方法”。

施路平強(qiáng)調(diào)，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(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作，目前還處于起步階段。他和團(tuán)隊(duì)的研究愿景是——“發(fā)展類腦計(jì)算，支撐人工通用智能，賦能各行各業(yè)”。