全球首款类脑视觉感知芯片问世，能让AI更优秀，到底是什么原理？

在全世界都在开发人工智能领域的浪潮下，如何让AI变得更加的优秀，是科研学者要攻破的问题。

就在今年，清华大学团队，成功攻破了一项难题，研制出了世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”。

清华团队是如何走在世界科技前沿的呢？

而这个类脑互补视觉芯片又是什么工作原理呢？

芯片

中国论文登上世界知名杂志

就在今年，世界上知名的科学杂志《自然》，刊登了一篇我国科学家研究的论文。

有关的内容讲的是“面向开放世界感知、具有互补通路的视觉芯片”。

发表这篇论文的作者就是，清华大学精密仪器系类脑计算研究团队。

并且这次还成功登上了杂志的封面。

施路平团队发表文章两次登上Nature封面(左边为2019年8月文章,右边为2024年5月文章)

这也是这个团队在上次发布的，异构融合类脑计算芯片“天机芯”之后，第二次登上这款杂志的封面。

最重要的是，这篇论文标志着我国在类脑计算、以及类脑感知，这两个非常重要的领域，全部取得了基础性的重大突破。

大家可能会疑惑，这个视觉芯片是什么？到底有什么作用？

竟然在国际上引起这么大的轰动，引起各国科学家的讨论、

那么就给大家简单的介绍一下，这个类脑互补视觉芯片的原理是什么。

芯片

类脑互补视觉芯片

我们都知道，现在的科技发展非常的迅速。

尤其是在人工智能领域，那更是像坐火箭一样，飞速地发展。

举个简单的例子，比如我们最常见的无人机、无人驾驶汽车等等。

这些无人系统在社会中，逐渐被推广应用到各个领域。

清华大学研究的芯片

而在这些无人智能系统中，视觉感知是能够帮助无人系统更好的获取信息的核心途径。

在整个无人系统中、甚至说在整个人工智能领域，发挥着至关重要的作用。

但是，由于在现实生活中，仍然有很多十分复杂多变、并且不能够被预测的情况出现。

为了更好的改善这些问题，实现更高效、更精确、以及更具鲁棒性（意思是在异常情况或危险情况下，系统生存的能力）的视觉感知。

世界上的科学家在研究这个问题的时候，仍然要面临一个非常艰巨的挑战。

为了更好的克服这些困难，我国科学家不分昼夜的，将精力放在类脑互补感知芯片技术。

功夫不负有心人，我国是在世界范围内第一次提出，在基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。

而且根据这个新范式，进一步研究，终于研制出了世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”。

它可以在各种极端场景下，实现低延迟、高性能的实时感知推理。

向全世界展示了“天眸芯”在智能无人系统领域的巨大应用潜力。

虽然我们看着这个芯片好像非常的轻松，但其实遇到的挑战那是非常的大。

除此之外，我们最关心的也是，它是在什么原理上进行研发的。

自动驾驶感知演示平台。清华大学供图

中国科研团队创新

像我们遇到的传统视觉感知芯片，一般因为芯片信息传输能力，或者是功耗等方面的限制。

导致在最后的性能设计上，科学家需要做一些取舍。

比如在要求分辨率更高的情况下，这时候需要处理的信息量就会变大。

相对应的就是芯片的反应程度会比较慢。

而反过来，我们要求芯片反应的速度更快、灵敏度更高的时候，它就很难做到非常精细的分辨率。

这时候，就不得不提人类的大脑了。

模型

大脑在处理信息的时候，能够根据不同神经元组成信息通路，然后将看到的信息进行处理。

比如说，这个区域负责处理颜色、细节等方面的信息。

但是在处理速度上会相对的反应比较慢一点。

而如果当人体遇到突发的事情的时候，大脑则能够非常快速地做出反应。

但是在要求大脑非常精细的处理突发事情的时候，又不会具有非常大的精度。

如果采用双通路配合互补机制的话，就能够非常轻松的在极端场景下，完成信息处理，并且及时的做出反应。

Tianmouc具体架构

而“天眸芯”就是借鉴了人类视觉系统这个原理，随即提出了互补双通路类脑视觉感知范式。

“天眸芯”就相当于给人工智能装上一个眼睛，让它能够更好的处理信息。

智能系统不仅要处理非常庞大的数据量，还需要有能力应对各种极端事件。

就好比现在汽车上的智能驾驶系统，在正常行驶过程中，智能驾驶系统正在看路。

如果突然出现一个人，汽车就需要能够准备的探测这一情况，并且在不影响任何一方的情况下做出应对。

又或者对面来了一个强光，智能驾驶系统如何能够及时的处理这些光线的干扰。

天眸芯是可以实现在芯片上，同时满足高分辨率、高速、高动态范围中处理信息。

数据对比

直接突破了传统芯片遇到的瓶颈，还能够在保证系统的稳定性和安全性下，高效的应对各种极端场景。

而天眸芯的出现，进一步完善了类脑智能生态，可以很好的推动人工智能的发展。

最主要的是，在研发的过程中，遇到的所有技术，全部是我国科学家自主研发的。

在以往的研究中，世界上并没有能够参考的资料，所以我国科学家的研究过程非常的困难。

不过越困难的问题，我国科学家越能够潜下心来研究。

研究内容

在我国科学家将这篇研究论文发表在世界杂志上的时候，得到了国外的一致好评。

最重要的是，我国研制的这个领域，在未来会成为视觉感知、空间智能的基座技术。

为智能驾驶、科学测量等领域能够得到更好的发展。

天眸芯

结语

从0到1的研究，我国科学家遇到的困难是我们常人无法想象的。

好在现在已经有了很好的开头，帮助全人类利用脑科学研究领域，更好的助力其他学科的发展。