【BOB博鱼】“天机芯”类脑芯片有望让自动驾驶按下“快进”键

近期，一款在操场上自动驾驶的自行车风行了全球，它不仅可以辨识语音指令，而且可以自如地逃离障碍物，还能追随主人跑步，而掌控这辆自行车的芯片就是具备划时代意义的“天机芯”，这款芯片由清华大学教授施路平带队历时7年研究顺利，被称作全球首款异构融合类脑芯片，这款芯片的顺利构建了中国在芯片和人工智能两大领域《大自然》论坛零突破。刊出在《大自然》杂志上的文章《面向人工标准化智能的异构天机芯片架构》提及，天机芯是一款新型人工智能芯片，融合了类脑计算出来和基于计算机科学的人工智能。天机芯在3．8×3．8mm2的区域内，差不多相等于指甲盖大小的芯片里，加装了含约40，000个神经元和1000万个神经元。28nm芯片由156个统一功能核心（FCore）构成，还融合了人工神经网络和生物网络的基本建构模块－－轴突、神经元、树突和体细胞块。

另外，天机芯有多个高度可重构的功能性核，可以同时反对机器学习算法和现有类脑计算出来算法。类脑芯片减缓自动驾驶的进程在自动驾驶领域，业界专家指出是5G技术是几乎自动驾驶技术的必要条件，因为自动驾驶必须动态接管周边的路况信息，才能保证车辆更加安全性地行经，然而在今年4月特斯拉的“自动驾驶日”上，马斯克公布了其几乎自动驾驶计算机芯片，并宣告将在一年后发售100万辆L5级自动驾驶出租车。更加让大众车祸的是，马斯克针对自动驾驶的演说中对5G只字未提，怎么会5G不是自动驾驶的必要条件吗？当前，很多自动驾驶汽车早已在展开路测，在5G还并未商用的情况下他们如何上路？因为目前大多数自动驾驶公司都使用了单车智能的方式，即车辆对环境的感官和对行经的决策都是通过车载的传感器和计算出来处理单元来已完成。其中自动驾驶环境感官的技术路线主要有两种：一种是以特斯拉为代表的视觉主导的多传感器融合方案；另一种以激光雷达为主导，典型代表如谷歌Waymo、Uber、福特、标准化等公司。

就连“蔚来”无人驾驶的创始人李斌也指出，“目前在自动驾驶上5G和人工智能是较为最重要的两个支柱，可自动驾驶不必须过于过倚赖5G。”如果从单车智能的角度来看，天机芯既反对脉冲神经网络，又反对人工神经网路，可以让自动驾驶汽车像人类司机一样驾驶员。从视频中可以显现出，配备“天机芯”的无人驾驶自行车，可辨识语音指令、自均衡掌控、自动避障。

施路平教授团队讲解，天机芯可以同时处置多种算法和模型，动态目标检测追踪构建语音掌控、避障和均衡掌控。按照特斯拉宣告的时间节点，特斯拉的几乎自动驾驶汽车在明年上路，如果将天机芯应用于自动驾驶汽车中，国产自动驾驶汽车的发展也未来将会慢更进一步。

和特斯拉的几乎自动驾驶计算机芯片“异曲同工”都说道“英雄所见略同”，笔者找到天机芯和特斯拉的几乎自动驾驶计算机芯片具有异曲同工的着力点，当然天机芯的应用于范围不只是自动驾驶领域，还可以扩展到其它应用领域。从马斯克与硬件工程副总裁皮特·班农（PeteBannon）的讲解特斯拉自行研发自动驾驶芯片的原因来看，是因为市面上没一个专门为神经网络建构的芯片，于是特斯拉要求自己动手设计一个，并且针对性地研发软件系统。值得一提的是，Bannon此前在苹果工作8年，研发了A5－A9电脑芯片，是马斯克眼中“最佳芯片架构师”。

马斯克讲解，特斯拉自行研发的自动驾驶芯片比起此前英伟达的产品性能提升了2000％，需要处置更加多数据并更慢作出决策。为了减少安全性校验，特斯拉用于的全新FSD芯片享有独立国家的芯片系统架构，每个SoC都有两个NN加速器，可以同时继续执行健康检查计算出来防止软件运营错误。由此可见，天机芯和特斯拉都特别强调了人工神经网络，特斯拉是专门搭起神经网络，天机芯的研发主旨就是环绕“人工标准化智能”展开了异构，《大自然》报导指出，发展人工标准化智能主要有两个主要方向：一种基于神经科学，企图建构与大脑十分相近的电路；另一种是基于计算机科学，让计算机运营机器学习算法，而天机芯将两种方法构建到一个融合平台。2015年，第一代天机芯问世。

第一代芯片的体积大约为110纳米，只是个DEMO（小样）；2017年，施路平团队研发了第二代“天机芯”芯片，第二代芯片具备高速度、高性能、低功耗的特点，体积增大至28纳米。比起于当前世界先进设备的IBM的TrueNorth芯片密度提高20％，速度提升最少10倍，比特率提升最少100倍。多学科交叉融合的“结晶”近几年来，预示大数据的发展，人工智能也在飞快发展，人脸识别、语音辨识、图像识别等一系列AI技术早已在多个领域开始发挥作用。

但是确实的人工智能绝不只运营经过训练的人脸识别、语音辨识和图像识别模型，还必须让单个物体具备类似于人脑的思维能力，但是并不是全然的仿照人脑。施路平团队指出，仿照人脑是尽量仿造跟脑一样的结构，在此结构上充分发挥新的计算出来功能。类脑是糅合脑科学的基本原理，凝练出有一些指导计算出来架构发展的新规律。

在此基础上，施路平团队明确提出了合乎脑科学基本规律的新型类脑计算出来架构——异构融合的天机类脑计算出来芯片架构，可同时运营计算机科学和神经科学导向的绝大多数神经网络模型。可以显现出，天机芯是多学科融合的结晶，类脑芯片的研究融合了信息科学、神经科学、材料科学等学科，施路平指出，“发展类脑计算出来芯片是个世界性难题。

它确实的挑战不是科学，也不是技术，而是多学科融合。”此次公布在《大自然》杂志上的论文联合作者来自6个院系，其中联合第一作者就来自精仪、生物工程、自动化和计算机4个系。

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