類腦芯片是人工智能芯片中的一種架構(gòu)。它模擬人腦進(jìn)行設(shè)計(jì)，相比于傳統(tǒng)芯片，在功耗和學(xué)習(xí)能力上具有更大優(yōu)勢(shì)。類腦芯片的研究就是基于微電子技術(shù)和新型神經(jīng)形態(tài)器件的結(jié)合，希望突破傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)與計(jì)算的深度融合，大幅提升計(jì)算性能、提高集成度、降低能耗。
8月底，由新氦類腦智能主辦的“2019新氦AI芯片論壇暨國(guó)際智能電子與系統(tǒng)學(xué)術(shù)討論會(huì)”在上海市楊浦區(qū)長(zhǎng)陽(yáng)創(chuàng)谷隆重召開。期間，國(guó)內(nèi)外20多位產(chǎn)學(xué)研各方向?qū)＜?、企業(yè)家針對(duì)“人工智能與類腦智能的趨勢(shì)”、“算法與芯片的發(fā)展方向“展開了深度探討。
類腦計(jì)算——人工智能的新基石
類腦計(jì)算借鑒大腦中進(jìn)行信息處理的基本規(guī)律，在硬件實(shí)現(xiàn)與軟件算法等多個(gè)層面，對(duì)于現(xiàn)有的計(jì)算體系與系統(tǒng)做出本質(zhì)的變革，從而實(shí)現(xiàn)在計(jì)算能耗、計(jì)算能力與計(jì)算效率等諸多方面的大幅改進(jìn)。作為一種借鑒人腦結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)、處理信息方式發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，類腦計(jì)算將是人工通用智能的基石。
在本次論壇中，四川大學(xué)類腦計(jì)算研究中心主任唐華錦為我們介紹了大腦進(jìn)行編碼的原理，與超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)比，類腦計(jì)算擁有百億個(gè)神經(jīng)元、百萬(wàn)億個(gè)突觸，還有大量平行的尖峰神經(jīng)元，計(jì)算能力更強(qiáng)。
立足于類腦計(jì)算前沿，類腦計(jì)算研究中心主要進(jìn)行類腦計(jì)算、感知信息處理核智能硬件、大規(guī)模腦認(rèn)知計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、類腦計(jì)算芯片和軟件、智能機(jī)器人的研究，并且與國(guó)際和國(guó)內(nèi)頂尖類腦研究機(jī)構(gòu)建立了密切合作關(guān)系，以期帶動(dòng)以類腦計(jì)算為核心的人工智能算法、類腦芯片和感知器、智能機(jī)器人的技術(shù)創(chuàng)新。
如今人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，邊緣計(jì)算已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)因素之一，并且希望盡可能的實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦結(jié)構(gòu)的模擬，極力將機(jī)器打造得像人一樣思考和工作，讓決策更加擬人化、更加精確。藍(lán)海智能總裁John Rowland認(rèn)為NVM的下一代技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)功耗下降，在未來(lái)還會(huì)有很多其他新的領(lǐng)域，但無(wú)論何種解決方案，低功耗、高效率都將是不變的主題。
斯坦福大學(xué)托馬斯·李教授通過(guò)美國(guó)通訊領(lǐng)域的歷史，為我們展望了半導(dǎo)體行業(yè)的未來(lái)，他講到“我們希望能夠做全運(yùn)用的加速，而并不是特定的場(chǎng)景加速而已，因?yàn)楫吘乖谖磥?lái)場(chǎng)景是隨時(shí)出現(xiàn)的，我們希望所有場(chǎng)景都能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的場(chǎng)景，能全面的提升。”同時(shí)托馬斯·李教授還對(duì)邊緣計(jì)算的實(shí)時(shí)性，延遲性等等發(fā)表了自己的看法及觀點(diǎn)，具體的演講視頻及演講內(nèi)容，歡迎關(guān)注“Neuhelium新氦”公眾號(hào)進(jìn)行觀看。
來(lái)自法國(guó)新能源與原子能委員會(huì)的艾哈邁德·杰拉亞主任也論壇中講到技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，通過(guò)幾個(gè)實(shí)例介紹了如何做到更快更小更低功耗的半導(dǎo)體技術(shù)。有關(guān)邊緣AI的運(yùn)用，提到類腦的接口，包括甚至可以讓截癱的人再次行走的實(shí)際應(yīng)用。
類腦智能——未來(lái)人工智能的發(fā)展方向
類腦智能有著很好的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)很多優(yōu)秀企業(yè)在類腦芯片的研發(fā)、量產(chǎn)以及AI架構(gòu)等方面都有不錯(cuò)的成果。
信息通信技術(shù)革命經(jīng)歷了由電學(xué)、數(shù)字，到網(wǎng)絡(luò)再到智能的過(guò)程，如今的計(jì)算機(jī)越來(lái)越小，摩爾定理即將終結(jié)，物理限制效應(yīng)越來(lái)越明確。會(huì)上，上海智能電子與系統(tǒng)研究院院長(zhǎng)鄭立榮為我們介紹了他們的研究成果：CNN專用處理芯片(Wolong)、CNN專用處理芯片(Log量化版)，而且芯片的面積還可以進(jìn)一步縮減。
不管是智慧家庭、智慧城市、還是智慧醫(yī)療、智能機(jī)器人等人工智能應(yīng)用，AI芯片都是人工智能產(chǎn)業(yè)的核心部件。聯(lián)合微電子中心(香港)致力于提升AI芯片的功能，研發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)硬件加速器和DNN加速器，基于GPU的應(yīng)用程序，通過(guò)深度學(xué)習(xí)顯著提高準(zhǔn)確性，可以廣泛應(yīng)用于物體識(shí)別、行為識(shí)別、人臉識(shí)別，并且擁有人臉識(shí)別、智能零售、自動(dòng)駕駛、室內(nèi)監(jiān)控、地面監(jiān)控等廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。
汽車電子發(fā)展也離不開芯片的支持。隨著智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，車規(guī)級(jí)芯片對(duì)可靠性、大算力、安全性、集成度、低功耗等方面的要求也越來(lái)越高，芯馳科技的首席執(zhí)行官仇雨菁女士表示未來(lái)芯片的迭代速度會(huì)更快，芯片從量產(chǎn)至汽車上市的時(shí)間，這個(gè)周期在會(huì)被壓縮的更短，而這對(duì)于芯片廠家來(lái)說(shuō)將是更大的挑戰(zhàn)。
不僅AI芯片重要，AI架構(gòu)的地位也不可忽視，可以說(shuō)一個(gè)好的AI架構(gòu)是研發(fā)成功的第一步，只有更優(yōu)質(zhì)的AI架構(gòu)才能開發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的芯片產(chǎn)品。新思科技人工智能實(shí)驗(yàn)室主任/MLPerf工作組主席廖仁億表示傳統(tǒng)的智能芯片的發(fā)展經(jīng)過(guò)規(guī)范、設(shè)計(jì)、實(shí)施、檢驗(yàn)、定案和驗(yàn)證等過(guò)程，而新思的AI平臺(tái)從軟件到硅片，實(shí)現(xiàn)周期更短、質(zhì)量更好，也更加安全，并且會(huì)使用一些新的工具去發(fā)展、支持AI芯片的發(fā)展。
藍(lán)海智能的總裁羅強(qiáng)先生就“邊緣計(jì)算訓(xùn)練芯片”進(jìn)行了演講，同時(shí)代表產(chǎn)業(yè)界表示，目前的技術(shù)邊緣計(jì)算快速的發(fā)展，是AI芯片進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)因素之一，但是在未來(lái)，我們也將會(huì)取得更大的半導(dǎo)體領(lǐng)域的進(jìn)展，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步也會(huì)給我們帶來(lái)更多的創(chuàng)新，我們很多制造商，會(huì)采用新的半導(dǎo)體技術(shù)，這些技術(shù)包括像臺(tái)機(jī)電等等，都在快速進(jìn)行開發(fā)，他們可以為客戶有更加完整的解決方案，這些半導(dǎo)體技術(shù)，并不僅僅只增加性能，還可以降低功耗，并不是一個(gè)單位數(shù)的，而是指數(shù)級(jí)的，這是未來(lái)希望通過(guò)半導(dǎo)體技術(shù)所達(dá)到的效能。
在AI芯片領(lǐng)域，中國(guó)的機(jī)會(huì)非常巨大，中國(guó)本身的市場(chǎng)很大，有數(shù)據(jù)、場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)，最重要的是我們國(guó)家把它作為戰(zhàn)略來(lái)發(fā)展，大力扶持芯片產(chǎn)業(yè)。
作為重要的前沿科技領(lǐng)域，類腦智能研究的大幕已經(jīng)拉開，未來(lái)企業(yè)想成為AI領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，沒(méi)有類腦芯片技術(shù)的加持，將舉步維艱。
目前所面臨的挑戰(zhàn)
類腦智能的發(fā)展為我們帶來(lái)了新的機(jī)遇，比如在汽車行業(yè)，汽車亟需更多的電力、更加智能化應(yīng)用等;與此同時(shí)，我們也面臨著更多新的挑戰(zhàn)。
主要挑戰(zhàn)是缺少人才。從算法、計(jì)算框架，到整個(gè)芯片的實(shí)現(xiàn)，我國(guó)人才都十分匱乏，需要全面、大力培養(yǎng)人才來(lái)支持AI產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)在的模型，比如說(shuō)深度學(xué)習(xí)，要么做視覺(jué)識(shí)別，要么語(yǔ)音識(shí)別，只是模擬類似單一的腦區(qū)，而我們的大腦是由不同的腦區(qū)來(lái)完成不同的功能，多個(gè)腦區(qū)之間又有聯(lián)合學(xué)習(xí)的能力。為了真正讓類腦智能更加靈活，我們應(yīng)該借鑒大腦復(fù)雜的多腦區(qū)結(jié)構(gòu)，完成多腦區(qū)協(xié)同學(xué)習(xí)，只是現(xiàn)在還沒(méi)有統(tǒng)一的架構(gòu)來(lái)滿足多腦區(qū)靈活學(xué)習(xí)需求，這將是未來(lái)的重要研究方向。
目前深度學(xué)習(xí)、人工智能所用的平臺(tái)工具都是開放、開源型，且基本上為國(guó)際企業(yè)所提供;需要國(guó)內(nèi)企業(yè)努力，做出一個(gè)符合本土AI需求的框架，盡早彌補(bǔ)我國(guó)從研究、開發(fā)，到維護(hù)整個(gè)平臺(tái)工具鏈條這一薄弱環(huán)節(jié)。
開源降低了本土企業(yè)的研發(fā)門檻，但開源的背后是國(guó)外大企業(yè)的支持，話語(yǔ)權(quán)并不在我們手里;在類腦智能這個(gè)新領(lǐng)域里，中國(guó)企業(yè)或許可以一試。
未來(lái)市場(chǎng)巨大
從人臉識(shí)別、聲音識(shí)別、圖像識(shí)別，到游戲、自動(dòng)駕駛等等，人工智能可以說(shuō)無(wú)處不在，隨著5G的進(jìn)一步普及，未來(lái)AI和5G市場(chǎng)潛力巨大。本土人工智能產(chǎn)業(yè)可利用海量數(shù)據(jù)引領(lǐng)全球AI行業(yè)發(fā)展。
由物聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐，由AI提供解析方案，這將是從“萬(wàn)物互聯(lián)”到“萬(wàn)物智聯(lián)”的新途徑，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)物理世界的智能化感知。芮啟智能首席執(zhí)行官環(huán)宇翔先生表示AIoT的處理具有邊緣化、智能傳感、低延時(shí)、低功耗以及保證隱私安全等特征。展望未來(lái)，算法和專用硬件是基礎(chǔ)，行業(yè)場(chǎng)景和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)是關(guān)鍵，而這一切的核心源于大量的數(shù)據(jù)，必須依賴于行業(yè)專家的支持經(jīng)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成想要的AI能提取的智能信息，這是AI得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。
現(xiàn)階段人們需要更高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件，以促進(jìn)類腦芯片制造。斯德哥爾摩大學(xué)教授Anders Lansner表示，腦科學(xué)能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，如何充分真正了解人類大腦的運(yùn)作機(jī)制，則需要結(jié)合神經(jīng)科學(xué)以及認(rèn)知心理學(xué)這兩個(gè)學(xué)科，對(duì)于未來(lái)新一代的人工智能而言，我們需要深入的了解這些學(xué)科本身的內(nèi)容以及背后的概念。
全球電子產(chǎn)業(yè)鏈制造重心在中國(guó)，中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值占世界制造業(yè)產(chǎn)值的比重不斷增加，同時(shí)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)值的增速也高于制造業(yè)產(chǎn)值增速，5G、汽車電子等方面的大力發(fā)展催生半導(dǎo)體擁有新機(jī)會(huì)。計(jì)算力、算法的提升，大量數(shù)據(jù)的儲(chǔ)備，以及中國(guó)廣泛的資本四大因素促進(jìn)了人工智能進(jìn)入繁榮期，而人工智能帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)變革大家都有目共睹。華登國(guó)際副總裁蘇東先生表示中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成功離不開政策、產(chǎn)業(yè)鏈、市場(chǎng)以及人才的鋪墊。
人工智能的應(yīng)用除了我們所熟知的自動(dòng)駕駛、智能家居等應(yīng)用領(lǐng)域外，還能賦能升級(jí)線下零售。阿里、天貓、京東等線上零售的交易額非常巨大，而線下零售產(chǎn)值是線上的四倍多;另外，線下零售的流量更優(yōu)質(zhì)。Aibee算法科學(xué)家翁仁亮表示：線下場(chǎng)景數(shù)字化可以與線上數(shù)據(jù)打通，以及電子商務(wù)跟線下零售打通，這對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，讓零售可以做得更為精確。
可以想象，未來(lái)“類腦智能”將形成新型智能形態(tài)，并且利用其強(qiáng)大的感知、記憶、推理、學(xué)習(xí)能力以及機(jī)器智能體的信息整合、搜索、計(jì)算能力為各行各業(yè)賦能，給我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)更大的便利。
新氦類腦智能的啟示
從深度學(xué)習(xí)的角度來(lái)說(shuō)，我們起步比國(guó)外晚很多，從平臺(tái)角度來(lái)說(shuō)，都有自己的平臺(tái)，幾乎能夠統(tǒng)治深度學(xué)習(xí)的江山，然而在類腦智領(lǐng)域里面，還沒(méi)有出現(xiàn)一家獨(dú)大的情況，像新氦類腦智能，國(guó)內(nèi)的類腦中心復(fù)旦大學(xué)，以及清華大學(xué)等高校和機(jī)構(gòu)，已是中國(guó)類腦智能的領(lǐng)頭羊。作為類腦芯片產(chǎn)業(yè)的新生力量，新氦類腦智能公司正在加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，為各類型技術(shù)團(tuán)隊(duì)及企業(yè)提供專家支持，行業(yè)資源，對(duì)接各類型人工智能應(yīng)用場(chǎng)景。
新氦類腦智能研發(fā)與轉(zhuǎn)化功能型平臺(tái)由國(guó)際頂級(jí)芯片及人工智能行業(yè)專家領(lǐng)銜，配備前沿的芯片設(shè)計(jì)、仿真及測(cè)試驗(yàn)證環(huán)境，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，拓展實(shí)施國(guó)家重大科技項(xiàng)目，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，作為世界領(lǐng)先的技術(shù)平臺(tái)，立足上海面向全球。