由北京大學(xué)研制成功的仿視網(wǎng)膜超速全時(shí)芯片，在日前舉行的第21屆中國北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì )首次公開(kāi)亮相。作為新一代人工智能的“眼睛”，該芯片像生物視網(wǎng)膜一樣采用神經(jīng)脈沖表達視覺(jué)信息，速度比生物高百倍，打響了中國新一代人工智能創(chuàng )新突破的第一槍。
長(cháng)期以來(lái)，人們誤以為傳統的視頻攝像頭就可以作為智能系統的“眼睛”。早在人工智能第一個(gè)黃金期的1967年，正在籌建人工智能實(shí)驗室的美國麻省理工學(xué)院教授佩帕特曾表示：“計算機聯(lián)上攝像頭描繪它看到什么，這個(gè)問(wèn)題一個(gè)暑期項目就能搞定”。時(shí)至今日，人工智能再次迎來(lái)黃金發(fā)展期，人臉識別突飛猛進(jìn)，自動(dòng)駕駛呼之欲出，計算機視覺(jué)這個(gè)問(wèn)題似乎就要迎刃而解了。但是，在北京大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)系主任黃鐵軍教授看來(lái)，傳統視頻攝像頭根本配不上新一代人工智能，他牽頭研制的視網(wǎng)膜芯片才是真正解決這個(gè)問(wèn)題的第一步。
視頻的概念盡人皆知，但很少人能像黃鐵軍一樣“面壁十年”式地思考這個(gè)問(wèn)題。黃鐵軍自上個(gè)世紀九十年代研究文字識別和計算機視覺(jué)，2002年開(kāi)始擔任數字音視頻編解碼技術(shù)(AVS)標準工作組秘書(shū)長(cháng)，視頻編碼和圖像識別這兩個(gè)概念已經(jīng)在他腦子里碰撞了二十多年，最終讓兩者合二為一、“破壁而出”的是類(lèi)腦計算。
視頻就是靜止圖像組成的序列。利用人類(lèi)視覺(jué)系統存在的視覺(jué)暫留現象，電影電視每秒播放數十幅靜止圖像，就能讓人類(lèi)產(chǎn)生連續的視覺(jué)感受。“電影電視就是這樣蒙騙人類(lèi)的”，黃鐵軍說(shuō)：“但這并不意味就該這樣繼續蒙騙機器。人類(lèi)眼睛把環(huán)境光線(xiàn)變化以神經(jīng)脈沖序列形式持續不斷地告訴大腦，而不是把一幅一幅的靜止圖像送給大腦。如果我們期望機器像人一樣感知真實(shí)世界，為什么卻要愚蠢地以放電影的方式給它輸入一幅一幅靜止的圖像呢?”。
模仿生物視覺(jué)，就需要和神經(jīng)科學(xué)開(kāi)展交叉研究。2015年北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )啟動(dòng)“腦科學(xué)與類(lèi)腦計算”專(zhuān)項，黃鐵軍聯(lián)合基礎醫學(xué)部視覺(jué)損傷與修復教育部重點(diǎn)實(shí)驗室的濮鳴亮教授、生物醫學(xué)中心的唐世明研究員和定量生物學(xué)中心的陶樂(lè )天研究員，獲得《大腦初級視覺(jué)系統解析仿真平臺研究與應用驗證》重大課題的支持，開(kāi)展靈長(cháng)類(lèi)視網(wǎng)膜和初級視皮層解析仿真研究，實(shí)現了靈長(cháng)類(lèi)視網(wǎng)膜中央凹神經(jīng)細胞和神經(jīng)環(huán)路的精細建模，提出了模擬視網(wǎng)膜機理的脈沖編碼模型。2017年，在滾動(dòng)課題《脈沖陣列式仿視網(wǎng)膜芯片研制及驗證》支持下，經(jīng)過(guò)一年多的緊張攻關(guān)，仿視網(wǎng)膜芯片一次流片成功。
仿視網(wǎng)膜芯片對傳統視頻芯片的主要顛覆在于“超速”和“全時(shí)”。眼睛是億萬(wàn)年進(jìn)化而成的精密器官，信息處理機制優(yōu)越，但是受限于生理限制，視網(wǎng)膜發(fā)放神經(jīng)脈沖的頻率不可能超過(guò)一百赫茲。仿視網(wǎng)膜芯片采用光電技術(shù)，發(fā)放頻率達到了4萬(wàn)赫茲，“超速”人眼百倍，能夠“看清”高速旋轉葉片的文字。“全時(shí)”是個(gè)新概念，是指從芯片采集的神經(jīng)脈沖序列中重構出任意時(shí)刻的畫(huà)面，這是實(shí)現真正機器視覺(jué)的基礎。相比之下，傳統攝像頭每秒采集數十幅畫(huà)面，兩幅畫(huà)面之間的視覺(jué)信息實(shí)際上丟失了，采用傳統攝像頭的自動(dòng)駕駛系統高速運行時(shí)，就必然存在時(shí)域盲區。因此，無(wú)人駕駛、機器人、視頻監控等需要實(shí)時(shí)視覺(jué)的智能系統，都需要配備這種新型芯片。
在我國去年發(fā)布的新一代人工智能規劃中，“智能芯片和系統”部分明確規劃了新型感知芯片。超速全時(shí)仿視網(wǎng)膜芯片的研制成功，開(kāi)創(chuàng )了新一代人工智能創(chuàng )新突破的新時(shí)代。作為新一代人工智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟的秘書(shū)長(cháng)，黃鐵軍表示，仿視網(wǎng)膜超速全時(shí)芯片僅僅是開(kāi)始，好戲還在后頭。“到2030年，人工智能理論、技術(shù)和應用總體達到世界領(lǐng)先水平，這個(gè)目標一定要實(shí)現，也一定能夠實(shí)現”。
來(lái)源：中國經(jīng)濟網(wǎng)
01月07日 18:14
