亚博投注

—集團旗下網站—

亚博投注  >  新聞中心 >  媒體關注(zhu)

靈汐科技: 類腦計算——腦科學研究與后摩爾時代算力突破的新起點
發布日期 : 2021-08-26 16:25:19 點擊數:
字體大小: [大]    [中]    [小]

編者按

類(lei)(lei)腦芯(xin)片是(shi)實現人工(gong)通用(yong)智(zhi)能的(de)關鍵基礎(chu),其研(yan)究深刻影(ying)響人工(gong)智(zhi)能領域。亞博投(tou)注(zhu)(zhu)大學類(lei)(lei)腦計(ji)算中心(xin)是(shi)國內最早進行(xing)全(quan)(quan)方位類(lei)(lei)腦智(zhi)能研(yan)究的(de)團隊。在類(lei)(lei)腦計(ji)算專家施路(lu)平教授(shou)的(de)帶領下,團隊成功開(kai)發了全(quan)(quan)球(qiu)首款異構融合類(lei)(lei)腦計(ji)算芯(xin)片——天(tian)機芯(xin),研(yan)發了國內唯一一款面向類(lei)(lei)腦芯(xin)片的(de)軟件工(gong)具(ju)鏈。依托亞博投(tou)注(zhu)(zhu)大學類(lei)(lei)腦計(ji)算中心(xin)和施路(lu)平教授(shou)的(de)研(yan)發技(ji)(ji)(ji)術,亞博投(tou)注(zhu)(zhu)聯合社會(hui)其他資(zi)本投(tou)資(zi)成立產業化公司——北京靈汐(xi)科技(ji)(ji)(ji)有限公司。靈汐(xi)科技(ji)(ji)(ji)正在進行(xing)天(tian)機三代芯(xin)片的(de)研(yan)制(zhi),產品(pin)將(jiang)廣(guang)泛應用(yong)于(yu)數據中心(xin)的(de)云服務(wu)、邊緣計(ji)算以及安防等(deng)各種(zhong)AI落地(di)行(xing)業。

類腦計算,將成為解開大腦秘密和進入通用人工智能大門的“鑰匙”。

“只要(yao)大(da)腦的奧秘尚未大(da)白于(yu)天下,宇(yu)宙(zhou)將仍是個謎。”

——Santiago Ramón y Cajal (1906年諾(nuo)貝爾生理學或醫學獎獲得(de)者)

近(jin)(jin)百年(nian)來(lai),圍(wei)繞著腦(nao)科學領(ling)域(yu)已經頒(ban)發了(le)近(jin)(jin)20項(xiang)諾貝爾(er)獎,但人類(lei)至(zhi)今仍然難以(yi)準(zhun)確說(shuo)出究竟大腦(nao)還有多少(shao)未解之謎(mi)等待著去征服。對大腦(nao)結構(gou)和功能的探索,已經成為當(dang)下(xia)最(zui)具挑戰性也是最(zui)有意義的前沿科學難題。

說(shuo)其(qi)最有(you)意義,是因(yin)為大(da)腦的(de)解密已經與我們每個(ge)人的(de)生(sheng)活息息相關。一方(fang)面,許多因(yin)為大(da)腦而引起(qi)的(de)如老(lao)年性癡呆(dai)、抑郁、自(zi)閉癥(zheng)等(deng)疾病目前仍無較好的(de)治(zhi)療方(fang)案,甚至還不能對病理有(you)清(qing)晰、準確的(de)掌握;另一方(fang)面,如人工智能、腦機接(jie)口等(deng)正(zheng)在改善人類生(sheng)活的(de)科學研(yan)究,其(qi)發(fa)展路(lu)徑也高度依賴于對人腦秘密的(de)探(tan)索程度。

正是(shi)基于以(yi)上原因,自進入二十一世(shi)紀以(yi)來,世(shi)界發達國家如日(ri)本、美國和歐盟等紛(fen)(fen)紛(fen)(fen)開(kai)啟了“腦計劃(hua)”,投入大(da)量資金(jin)、人(ren)力(li),以(yi)求能快速(su)解開(kai)大(da)腦的(de)秘密。腦科學(xue)與(yu)腦認知,已經(jing)被(bei)多國視為人(ren)類最后的(de)科學(xue)尖端,是(shi)科研領(ling)域 “皇冠上的(de)明(ming)珠”。

如今, “中(zhong)(zhong)國(guo)腦(nao)計(ji)劃”的啟(qi)動,使中(zhong)(zhong)國(guo)成為繼美國(guo)、歐盟和日本之(zhi)后,第四個推出(chu)(chu)腦(nao)科學研(yan)究(jiu)計(ji)劃的國(guo)家。中(zhong)(zhong)國(guo)腦(nao)計(ji)劃提出(chu)(chu)“一體兩(liang)翼”的發展策(ce)略, “以(yi)腦(nao)認知原理(li)為主體,以(yi)類腦(nao)計(ji)算(suan)與腦(nao)機(ji)智能、腦(nao)重大疾病診治為兩(liang)翼,搭建關鍵(jian)技術平臺,搶(qiang)占(zhan)腦(nao)科學前沿研(yan)究(jiu)制高點”——這在《“十三五”國(guo)家科技創(chuang)新規(gui)劃》中(zhong)(zhong)被明(ming)確提到。

在(zai)這“一(yi)體(ti)兩翼”中,類腦(nao)(nao)計算(suan)正在(zai)成(cheng)為近年(nian)來在(zai)國際(ji)與(yu)國內(nei)都(dou)非常火熱的(de)一(yi)個(ge)研(yan)究方向。通(tong)俗地(di)說,類腦(nao)(nao)計算(suan)指的(de)是: 通(tong)過借鑒于人腦(nao)(nao)的(de)基本原理,來改進、升級甚至變革我們傳(chuan)統的(de)計算(suan)模式。對于中國“腦(nao)(nao)計劃”的(de)發(fa)展與(yu)突破(po),類腦(nao)(nao)計算(suan)正在(zai)發(fa)揮著(zhu)“尖兵”的(de)作用。

那么(me),類(lei)腦計(ji)算將對(dui)哪些(xie)細分(fen)領(ling)(ling)域起到重要作用(yong)?如何(he)實現類(lei)腦計(ji)算的落地與應(ying)用(yong)?中(zhong)國(guo)目前(qian)有哪些(xie)領(ling)(ling)先于世界的相關技術?

帶著(zhu)這些問題(ti),鎂客(ke)網專訪了中(zhong)國智慧城市產(chan)業與技術(shu)(shu)創(chuang)新戰略聯盟理(li)事(shi)、北京科委(wei)&中(zhong)關村(cun)管委(wei)會技術(shu)(shu)專家、北京靈汐科技有限公司(si)CMO華(hua)寶洪(hong),與其(qi)進行了深入的交流。

“小試(shi)牛刀”的類腦計算,后(hou)摩爾時代的破(po)題之道

鎂客網注意到,今年5月14日,國家科技體制改革和創新體系建設領導小組第十八次會議在京召開,本次會議不僅由國務院副總理劉鶴主持會議并講話,還專題討論了面向后摩爾時代的集成電路潛在顛覆性技術。這說明,對于即將到來的后摩爾時代所要面臨的新挑戰,已經成為了國家重點關心的方向。
那么,什么是面向后摩爾時代的集成電路潛在顛覆性技術?華寶洪告訴記者,和學界的不少觀點一樣,“類腦計算”應該就是會議中所提到的潛在戰略性與顛覆性技術之一。

所謂(wei)摩爾定(ding)律(lv),即(ji)“在價格不變的(de)情況下(xia),每18-24個月,集成電(dian)路可容納的(de)晶體管數翻一倍,性能提(ti)升一倍”。而(er)隨著半導體技術(shu)的(de)不斷(duan)突破,受制于芯片內部信號的(de)有(you)效傳遞已經接近物(wu)理(li)尺度的(de)極(ji)限,目前想(xiang)要在5nm以(yi)下(xia)再提(ti)升工藝水平已經是極(ji)為尖端的(de)技術(shu)難題(ti),而(er)成本、市場與需(xu)求(qiu)之間(jian)的(de)平衡,也(ye)極(ji)大可能難以(yi)為繼。

這(zhe)也就意味著,算力的發展將(jiang)遇到較大的瓶頸,而與之相(xiang)關(guan)度較高(gao)的如人工智能等(deng)產業(ye),即將(jiang)迎來(lai)潛(qian)在的沖(chong)擊(ji)。

以人(ren)工(gong)智能(neng)舉例,在第三次(ci)發展浪潮后,傳統意(yi)義上(shang)的(de)“三駕馬車”——算法(fa)、算力、大數據,為(wei)人(ren)工(gong)智能(neng)這幾年如火如荼的(de)發展插上(shang)了(le)翅膀。但后摩爾時代的(de)計(ji)算技(ji)術面臨的(de)挑戰,給人(ren)工(gong)智能(neng)未來的(de)發展蒙(meng)上(shang)了(le)一層陰影。

華(hua)寶洪表示,對于人(ren)工智(zhi)能等高度依賴(lai)芯(xin)片能力(li)的(de)產(chan)業(ye)來說,傳統意義上(shang)的(de)單純依靠堆大(da)數(shu)據、高算力(li)或將成為過去式,要想有(you)新的(de)突破(po),就必須有(you)新的(de)思路。

“以自動駕駛這一細(xi)分領域舉例,現在(zai)市面上各家都(dou)在(zai)提升(sheng)算(suan)力、算(suan)法,不斷用大量的圖像數(shu)據來訓練模型,但(dan)依然還是面臨著無法突破的瓶(ping)頸。人工智能發展(zhan)的‘三駕馬車’,現在(zai)已(yi)經(jing)面臨發展(zhan)瓶(ping)頸,要(yao)解決(jue)后(hou)摩爾(er)時代(dai)的挑(tiao)戰,我認為還是要(yao)看(kan)類腦計算(suan)”。

目前學界(jie)的(de)(de)不少觀點也認為,傳統的(de)(de)“三駕(jia)馬(ma)車(che)”+馮諾依曼架構(gou)硬件所(suo)支(zhi)撐的(de)(de)人工智能(neng)(neng)之路,正在越走(zou)越窄。亞博投(tou)注大學類(lei)腦(nao)計算研(yan)究中心主任施路平教授(shou)曾表示,“基于碳基已(yi)經發(fa)展出現有的(de)(de)人類(lei)通(tong)(tong)用智能(neng)(neng),基于硅芯片已(yi)經發(fa)展出強大的(de)(de)機器智能(neng)(neng),借鑒腦(nao)科學的(de)(de)基本原理發(fa)展類(lei)腦(nao)計算,支(zhi)撐人工通(tong)(tong)用智能(neng)(neng)發(fa)展,是完全(quan)有可能(neng)(neng)的(de)(de)。”

亞博投注大學(xue)類腦計算研究中心主任(ren)施路平教授

由此(ci)看(kan)來,類腦(nao)(nao)計算將(jiang)有可(ke)能(neng)成為(wei)一把(ba)突破傳統AI計算瓶頸、打開通用人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)大門的鑰匙,從而(er)也(ye)就(jiu)破解(jie)了后摩爾(er)時代(dai)所(suo)帶(dai)來的新挑(tiao)戰。不僅如此(ci),華寶洪認為(wei),對后摩爾(er)時代(dai)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)方(fang)向的支持(chi),只能(neng)算是類腦(nao)(nao)計算的“小試(shi)牛刀(dao)”,其“用武之地”實際上更(geng)為(wei)寬廣。

腦(nao)仿真和腦(nao)科學研究(jiu),是類腦(nao)計算更大(da)的(de)“用武之地”

“目(mu)前大多(duo)數發達國家腦(nao)計劃的目(mu)的,并(bing)不僅單純為(wei)了去(qu)解(jie)決人(ren)工智能(neng)的問題,而(er)且也(ye)在關注和(he)探索: 如(ru)何去(qu)解(jie)決人(ren)類腦(nao)健康(包括精(jing)神疾病、腦(nao)疾病等領域)所面臨的困難。”華寶(bao)洪這樣(yang)告訴記者。

鎂(mei)客網注意到(dao),屢屢在各國“腦計(ji)劃”中提到(dao)的(de)類腦計(ji)算,首(shou)要是解決(jue)腦科學、腦認知方(fang)面的(de)問題;其次(ci)是解決(jue)類腦智能計(ji)算的(de)問題;而(er)后才涉及到(dao)人工智能、腦機接口等前沿(yan)技術的(de)支撐助力(li)。可以說(shuo),類腦計(ji)算這把(ba)“牛刀(dao)”還(huan)是為了(le)加速助力(li)解開(kai)大腦的(de)秘密。

華寶洪對記者表示,過往的(de)對腦科學領域的(de)研究,經常(chang)會使(shi)用到一些(xie)小白鼠、猴子等(deng)動物進行實(shi)體(ti)實(shi)驗,單(dan)純地走醫學途徑去了(le)解大(da)腦中的(de)神經元、神經脈沖等(deng)功(gong)能(neng)結構和信(xin)息傳遞機制等(deng)。盡管(guan)結果直(zhi)觀,但也存在(zai)著不少(shao)弊端: 倫理(li)層面上,世界范圍內(nei)都在(zai)呼吁珍愛實(shi)驗動物;技術層面上,由于動物個體(ti)的(de)差異性等(deng)因素,存在(zai)著實(shi)驗成本高、結果難復(fu)現(xian)等(deng)問題。

正是在(zai)這種情況(kuang)下,類(lei)腦(nao)計(ji)算有(you)了發揮空間。

“現在(zai)我們提供了另外一(yi)種手段,通過利用(yong)類腦(nao)(nao)(nao)計算芯片(pian)搭(da)建大規(gui)(gui)模的腦(nao)(nao)(nao)仿真(zhen)平臺,可(ke)以支持(chi)促進對生物(wu)腦(nao)(nao)(nao)動(dong)力學模擬(ni)等領域的研究。借助由類腦(nao)(nao)(nao)計算芯片(pian)構建的類腦(nao)(nao)(nao)服務器(qi)以及類腦(nao)(nao)(nao)計算集群,不遠的未來我們將可(ke)以模擬(ni)十億(yi)、百億(yi)甚至千億(yi)級(ji)神經元規(gui)(gui)模的生物(wu)腦(nao)(nao)(nao)網(wang)絡活動(dong)。”

而通過類(lei)腦計算所實(shi)現(xian)的(de)大(da)規模(mo)腦仿真,可以大(da)大(da)降低腦科學領域實(shi)驗的(de)成(cheng)本,提(ti)升大(da)規模(mo)生物腦仿真的(de)速度,同時(shi)其可復現(xian)性(xing)的(de)特點(dian)也足以保證實(shi)驗結(jie)果的(de)客(ke)觀準(zhun)確(que)性(xing)。

有(you)(you)了大規模腦(nao)(nao)仿(fang)真(zhen),未來一(yi)些讓人類“頭(tou)疼”的(de)(de)(de)問題就有(you)(you)望更快地得到解(jie)決。例如帕金森、抑郁等腦(nao)(nao)疾病的(de)(de)(de)病理(li)的(de)(de)(de)探(tan)究、相關藥物的(de)(de)(de)治療效(xiao)果試驗,都有(you)(you)可能(neng)通過(guo)腦(nao)(nao)仿(fang)真(zhen)平臺(tai)去進行(xing)測(ce)試。同時像腦(nao)(nao)機接(jie)口和前(qian)文提到的(de)(de)(de)人工智能(neng)等前(qian)沿技(ji)術(shu),也可以被(bei)類腦(nao)(nao)計算“賦能(neng)”。

華寶(bao)洪認(ren)為(wei),“我們(類腦(nao)(nao)計算(suan)的(de)研究)最(zui)終的(de)目的(de)是為(wei)了(le)(le)服務于人類的(de)健(jian)康,這比類腦(nao)(nao)計算(suan)帶給(gei)工業界的(de)社會意義(yi)可能更(geng)為(wei)直觀(guan)。而且,通過(guo)腦(nao)(nao)仿(fang)真和類腦(nao)(nao)計算(suan),我覺得給(gei)大家的(de)腦(nao)(nao)科(ke)學科(ke)研路徑和方法上打開(kai)了(le)(le)一(yi)個新的(de)想象空間,這是最(zui)重要的(de)一(yi)點。”

雙腦(nao)驅動、異構融合——征服世界頂級學刊的中國(guo)類腦(nao)芯片

芯片,是類(lei)腦(nao)計(ji)算落地(di)應用的重要載體。目(mu)前,像IBM的TrueNorth、德國(guo)的BrainScales和英特(te)爾的Loihi等(deng),都是國(guo)際上較為知(zhi)名的類(lei)腦(nao)芯片,并已經應用在大規(gui)模腦(nao)仿真等(deng)腦(nao)科學相關的項目(mu)中。那么,中國(guo)的類(lei)腦(nao)芯片,表現如何?

2019年8月1日,亞博(bo)投(tou)注大(da)學類腦(nao)計算(suan)中心主(zhu)任施路平團隊的(de)(de)科(ke)研成果——上(shang)一代類腦(nao)計算(suan)芯(xin)片 “天(tian)機(ji)芯(xin)”登上(shang)世界頂級學術期刊(kan)(kan)《Nature》的(de)(de)封面(mian)位置(zhi)。據統計,這不僅是《Nature》創刊(kan)(kan)130余年歷史中,僅有(you)的(de)(de)十余篇(pian)華人一作的(de)(de)主(zhu)刊(kan)(kan)封面(mian)論(lun)文之(zhi)一,同時還實現了中國(guo)在芯(xin)片和(he)人工(gong)智能(neng)兩(liang)大(da)領域中,在《Nature》期刊(kan)(kan)上(shang)論(lun)文零的(de)(de)突破(po)。

“異(yi)構融合類(lei)腦芯片(pian)”究竟強在哪?

記者發現,深度(du)學習加速器(qi)(支持人工(gong)神(shen)經網絡(luo))和類腦芯(xin)(xin)片(pian)(支持腦神(shen)經網絡(luo))是當前人工(gong)智(zhi)能芯(xin)(xin)片(pian)代(dai)表性的(de)兩個主(zhu)流方向(xiang),而目前的(de)其他(ta)家芯(xin)(xin)片(pian)只能支持其中(zhong)一(yi)類神(shen)經網絡(luo)。北(bei)京靈汐科技今年(nian)成功(gong)量產了新一(yi)代(dai)類腦計算芯(xin)(xin)片(pian)-領啟(qi)KA200,這款(kuan)以(yi)“雙腦驅動(dong)、異構融合”思路作(zuo)為指導研(yan)發出的(de)商(shang)用(yong)類腦芯(xin)(xin)片(pian),則打破了這一(yi)禁(jin)錮。

“何為(wei)雙(shuang)腦(nao)(nao)驅動(dong)?通俗地說,就是把計算(suan)機的(de)(de)(de)剛(gang)性(xing)(xing)和(he)人腦(nao)(nao)的(de)(de)(de)彈性(xing)(xing)結合起來”。華寶洪對記者表(biao)示,計算(suan)機適合處理的(de)(de)(de)是確(que)定(ding)的(de)(de)(de)、靜(jing)態的(de)(de)(de)、不變的(de)(de)(de)場景,它的(de)(de)(de)特點是快速準確(que),表(biao)現特點為(wei)“剛(gang)性(xing)(xing)”。人腦(nao)(nao)擅長處理的(de)(de)(de)是近似(si)的(de)(de)(de)、不穩定(ding)和(he)多變的(de)(de)(de)場景,表(biao)現特性(xing)(xing)為(wei)“彈性(xing)(xing)”。

“KA200類(lei)腦(nao)芯(xin)片的(de)設計(ji)思路,就是希望能夠把計(ji)算機這(zhe)種快速、準確的(de)特點,和(he)人腦(nao)在抗噪音、稀疏處理(li)和(he)時(shi)空相關性等(deng)特點做融(rong)合(he),最終(zhong)打造出具有雙腦(nao)驅動、異構融(rong)合(he)的(de)類(lei)腦(nao)芯(xin)片”。

“KA200”類腦芯(xin)片的(de)(de)優勢是多(duo)方(fang)面(mian)的(de)(de),突(tu)(tu)破了馮(feng)·諾依曼傳(chuan)統(tong)架構,采用眾核并行,存算(suan)一(yi)體和分布(bu)式(shi)計算(suan)等核心技術。單(dan)芯(xin)片支(zhi)持25萬(wan)神經元和2500萬(wan)個突(tu)(tu)觸,其(qi)計算(suan)能效(xiao)比高、擴(kuo)展性好,可以(yi)同時高效(xiao)地支(zhi)持傳(chuan)統(tong)人工(gong)神經網絡和脈沖(chong)神經網絡,助力和支(zhi)撐人工(gong)通用智能的(de)(de)發展。

八年(nian)磨(mo)一劍的靈汐,賽道(dao)上(shang)砥礪前行(xing)的狂(kuang)奔者

任何科(ke)研成果從學(xue)界(jie)轉向業界(jie),都是(shi)驚險的(de)一跳(tiao)。這對于(yu)手握(wo)世界(jie)頂級類(lei)腦計算(suan)技術(shu)的(de)靈汐科(ke)技團隊來說,同樣如此。

畢竟(jing),無論是國(guo)際還是國(guo)內,類(lei)腦芯片(pian)的(de)研發都是一項長(chang)期(qi)而艱(jian)苦(ku)的(de)工作,尤其當靈汐科技(ji)甩開了(le)傳統的(de)思維與框架,力圖(tu)走出一條(tiao)顛(dian)覆性(xing)的(de)路線時,就(jiu)要迎接更多的(de)挑戰和(he)艱(jian)辛。

從2013年(nian)(nian)承建國家(jia)項目,2018年(nian)(nian)成(cheng)立靈汐科技(ji),到(dao)2019年(nian)(nian)科研成(cheng)果登上Nature封(feng)面(mian),再到(dao)2021年(nian)(nian)商用類(lei)腦(nao)芯片(pian)產品(pin)正式(shi)量產落(luo)地,整個(ge)團隊已(yi)經走過8年(nian)(nian)的時光(guang),其規(gui)模也逐漸(jian)增(zeng)長到(dao)了200人以上。

華寶(bao)洪(hong)告訴記者,最近幾年(nian)團隊(dui)規模進(jin)入快速發展階段。但更重要的是——在(zai)最新研發的KA200芯(xin)片量產成(cheng)功后(hou),靈(ling)汐團隊(dui)已經完成(cheng)首批客戶簽單,實現了營收(shou)。

“目前我們正在和(he)國內眾多的客戶(hu)和(he)合(he)作伙伴進(jin)行(xing)對接測試(shi)和(he)商業(ye)落地合(he)作,涉及腦科學,安防、車路協(xie)同、智慧工控、新基(ji)建等多個行(xing)業(ye)方向。”

現在,靈汐(xi)科(ke)技推(tui)出類腦芯片,類腦計算(suan)板卡,類腦計算(suan)服務器(qi)等硬(ying)件(jian),還(huan)配套提供(gong)面(mian)向(xiang)傳統人工智能和腦科(ke)學(xue)研究的全套軟件(jian)工具棧。

華寶洪認為(wei),“靈汐(xi)科(ke)技給(gei)合(he)作伙伴提供(gong)的(de)是基礎的(de)軟硬件能力(li),我們非常愿意跟各個(ge)合(he)作伙伴一起去探討(tao)各個(ge)行業(ye)應用的(de)結合(he),讓異構融(rong)合(he)、雙腦(nao)(nao)驅(qu)動的(de)類腦(nao)(nao)芯片給(gei)客戶(hu)創造更大的(de)價值。”

“在當下,腦科學和類腦智能已經成為國家‘十四五規劃’中的重點新興領域,也是國家層面大力扶持的領域。靈汐科技希望能夠在后摩爾時代,既能有效拓展客戶在原有深度學習方面形成的能力,又能在目前逐漸升溫的腦科學、類腦智能計算等領域里,為大家開辟了一個新的發展空間”。

寶劍(jian)鋒自磨礪(li)出。八年磨一(yi)劍(jian)的(de)靈汐科(ke)技團隊,沒有盲從追隨主流的(de)傳統框架,而(er)是選擇(ze)了在異構(gou)融合類腦芯片的(de)這條“一(yi)個人的(de)賽道”上狂(kuang)奔。未來中國(guo)在腦科(ke)學(xue)、腦認知領域的(de)進展(zhan)與突破(po),會(hui)因靈汐科(ke)技而(er)帶來多少驚喜?讓我們拭目以待(dai)。

來源丨鎂客網官(guan)方微信(xin)

亚博投注