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教育動態

清華大學施路平教授分享“類腦計算基礎”講座

稿件來源: 發布時間:2017-12-18

  2017年12月12日晚七點,清華大學類腦計算中心主任施路平教授做客微電子學院主辦的“類腦芯片技術與應用專題系列”科學前沿講座,為國科大的同學們帶來了關于“類腦計算基礎”的講座。

  講座一開始,施路平教授就總結道,作為一名合格的科研工作者,必須明確并做好三件事——“why,what,how”。Why,即為什么去研究,是什么樣的動力和目標驅動一個研究者關注并從事某項工作。What,即研究什么。在已有工作的經驗和成果的基礎上,找到合適的研究方向。How,即怎么研究。根據實際,調整自身的知識結構,找到一個高效的團隊,實現具體的想法。有關“類腦計算基礎”的講座,也是在這三點之上展開的。 

  一.Why--類腦計算的源起

  施路平教授表示,類腦計算的發展源自于人類在不斷擴張的數碼世界里面對的困境。眾所周知,馮諾依曼架構主導的計算系統已經面對許多挑戰。比如,存儲速度與運算速度不匹配,計算非結構化信息時性能疲軟,驅動集成電路發展的物理微縮恐已走到盡頭。

  在這種背景下,科學家漸漸將視線轉向了自然界最完美的計算工具——大腦。依托深度神經網絡的人工智能風暴自2006年開始刮起,并席卷了各個產業。比如無人車,AlphaGo,AlphaZero。然而,實現人工智能必須具備完整的大數據,規范且單一的問題,這在現實世界里幾乎不可能實現。用大量數據訓練出的深度神經網絡極不穩定。 

  將計算機與人腦各自的優勢結合,這正是類腦計算的樸素思想。科學家希望做出更符合神經元形態的計算單元。計算科學和腦科學整合研究的神經形態工程應運而生。一方面,是以馮諾依曼架構為起點的類腦研究,另一方面,是空間復雜度為起點的仿腦研究。

  二.What——類腦計算的研究重點

  類腦計算的研究基于三個層次。在核心芯片層面,要建立類腦信息處理的普適平臺;在操作系統層面,要引領類腦智能技術的發展方向;在應用軟件層面,要防止信息產業空心化。

  施路平教授列舉了幾款典型的類腦計算處理器,2016年面世的IBM-TrueNorth就是其中之一。TrueNorth類腦計算處理器基于脈沖神經網絡(SNN),模擬人類神經元,并且采用了邏輯時鐘為1KHz這樣的低頻率來模擬毫秒級別生物上的脈沖,使得TrueNorth功耗很低。于此同時,TrueNorth的團隊建構了配套的TrueNorth硬件系統,Compass軟件系統,Corelet高級頂層設計語言,Corelet模塊庫及編譯器和“多目標探測及分類”的應用實例。

  除了TrueNorth之外,還有德國的Brain Scale,斯坦福大學推出的Neurogrid,德國研發的Brain Scale,英國研發的SpiNNaker等。這些工作為我國的類腦計算研究提供了研究方向。 

  三.How——類腦計算的研究方案(清華大學類腦研究中心的工作)

  作為清華大學類腦研究中心主任,也是中國腦計劃工程的首倡者和建立者,施路平教授為同學們介紹了類腦研究中心目前的工作狀況。

  為了融合腦科學和計算機科學,中心的研究人員來自七個院系。其研究類腦研究的架構從基礎學科,到核心技術和應用。研究的理論,涉及大腦的工作機理,類腦計算系統架構,人工通用智能架構。類腦中心主要研究脈沖神經網絡,提出了異構融合類腦計算的新方案。主要的成果是推出了一款神經形態芯片——天機芯,建立了與之匹配的神經形態基礎軟件——天機工具鏈。 

  講座結束時,施路平老師表示,目前類腦計算沒有公認的技術方案,機遇千載難逢,大有可為。并借用Hinton的名言激勵同學們“如果你有一個強烈的直覺,認為自己有一個很好的主意,但其他人都說‘不’。那么注意,它不是一個壞的想法,它實際上是一個原創的想法”。

 

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