天机芯|清华施路平团队发布全球首款异构融合类脑芯片

　　近日，清华大学依托精密仪器系的类脑计算研究中心施路平教授团队发布了一项最新研究成果——类脑计算芯片“天机芯”。该芯片是面向人工通用智能的世界首款异构融合类脑计算芯片。基于此研究成果的论文“面向人工通用智能的异构天机芯片架构”（Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture）作为封面文章登上了8月1日《自然》（Nature）。

《自然》封面图

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1424-8

天机异构融合类脑计算架构

　　人工智能技术的迅猛发展使人们在多个领域实现了前所未有的突破。但目前占主流的专有人工智能有很大局限性，可以赋能各行各业的人工通用智能是未来的发展方向，但至今尚无有效解决方案。发展人工通用智能主要有基于计算机和基于神经科学两个主要方向，二者各有优缺点，目前将两者融合被公认为是最佳解决方案之一， 而其基础则为支持融合计算的平台硬件。

天机芯片单片（左）和5x5阵列扩展板（右）

　　清华大学类脑计算研究中心借鉴脑科学的基本原理，提出了符合脑科学基本规律的新型类脑计算架构——异构融合的天机类脑计算芯片架构，可同时支持计算机科学和神经科学的神经网络模型，例如人工神经网络和脉冲神经网络，发挥它们各自的优势。在2015年发展的第一代“天机芯”基础上，2017年第二代“天机芯”问世，经过不断改进设计，具有高速度、高性能、低功耗的特点。相比于当前世界先进的IBM的TrueNorth 芯片，第二代“天机芯”功能更全、灵活性和扩展性更好，密度提升20%，速度提高至少10倍，带宽提高至少100倍。基于天机芯片，类脑计算中心还自主研发出第一代类脑计算软件工具链，可支持从深度学习框架到“天机芯”的自动映射和编译，并利用类脑自动行驶自行车建立一个异构可扩展人工通用智能开发演示平台，利用一块天机芯片展示了自行车的自平衡、目标探测跟踪、自动避障、语音理解控制、自主决策等功能。上述研究成果为学界提供了一个发展人工通用智能的平台和思路，将能促进人工通用智能研究，从而赋能各行各业。

自动行驶自行车演示平台

　　论文共同第一作者为清华大学精密仪器系副研究员裴京、精密仪器系博士生邓磊（现为美国加州大学圣芭芭拉分校博士后）、清华大学医学院宋森副教授、清华大学自动化系副研究员赵明国、清华大学计算机系张悠慧教授、清华大学精密仪器系博士生吴双、王冠睿。清华大学为论文第一单位。论文通讯作者为清华大学精密仪器系施路平教授。合作单位包括北京灵汐科技有限公司、北京师范大学、新加坡科技与设计大学和美国加州大学圣芭芭拉分校。

　　这项研究得到了清华大学、精仪系、计算机系、自动化系、微电子系、电子系、材料系、医学院以及北京市芯片未来高精尖研究中心的支持，也得到科技部、自然基金委和北京市的资助。