清华大学在《自然》发表了世界上首款异构融合类脑芯片

去年8月，清华大学施路平团队携手第二代“天 机芯”登上《自然》（Nature）杂志封面（《面向人工通用智能的异构天机芯片架构》（Towards artificial general Intelligence with hybrid Tianjic chiparchitecture），这是世界上首款异构融合类脑芯片，并通过自动驾驶自行车成功验证了通用智能的可行性。此次研究成果是施路平团队在类脑计算与通用人工智能领域的进一步探索。

这项成果实现了中国在芯片和人工智能两大领域《自然》论文零的突破。

据央视新闻，北京时间10月14日23时，清华大学计算机系张悠慧团队和精密仪器系施路平团队与合作者在《自然》（Nature）杂志发文，首次提出“类脑计算完备性”以及软硬件去耦合的类脑计算系统层次结构。这是一年多来，清华大学在继“天机芯”和“多阵列忆阻器存算一体系统”之后于《自然》正刊发表的第三篇成果，也是计算机系以第一完成单位/通讯单位发表的首篇《自然》论文。

与通用计算机的“图灵完备性”概念与“冯诺依曼”体系结构相对应，本篇题为《一种类脑计算系统层次结构》的论文首次提出“类脑计算完备性”以及软硬件去耦合的类脑计算系统层次结构，通过理论论证与原型实验证明该类系统的硬件完备性与编译可行性，并扩展了类脑计算系统应用范围使之能支持通用计算。类脑计算处于起步阶段，国际上尚未形成公认的技术标准与方案，这一成果填补了完备性理论与相应系统层次结构方面的空白，利于自主掌握新型计算机系统核心技术。

图｜清华大学计算机系张悠慧研究员

该论文的发表，意味着清华大学相关团队在一年多的时间内完成了类脑计算领域《自然》正刊三连发。三篇论文分别从“异构融合的新型类脑计算芯片与系统”、“基于忆阻器件的神经形态芯片”、“类脑计算完备性与系统层次结构”的角度完成了类脑计算领域的首次实现，标志着清华大学在此领域的国际领先地位。

《自然》杂志的一位审稿人认为，“这是一个新颖的观点，并可能被证明是神经形态计算领域以及对人工智能的追求的重大发展。计算机体系结构专家、华中科技大学计算机学院教授金海评价此项研究“在类脑计算系统领域作出了基础性、原创性的贡献，有利于自主掌握新型计算系统软硬件核心技术”。

图｜类脑计算系统和传统计算系统的层次结构（来源：Nature）

在神经科学和深度神经网络等领域快速发展综合推动下，类脑计算芯片与类脑智能机器人经过最近几年的发展，获得了科研人员的普遍重视，并已经产生了一系列研究成果。其中，类脑计算芯片已经形成实际的产品，并有希望在近期产生重要的应用；类脑智能机器人也在研究内容上不断进行细化和深入，结合神经科学和仿生学等最新的研究成果，已经形成了一系列原型技术，并在类脑智能机器人的自主学习和交互式主动学习机制上形成了一批积极的成果。未来研究有望在仿人运动模型和“自主学习-动作”类人神经运动控制以及在人机协同的智能机器人控制和交互式学习、自适应和自主决策方法等方面取得重大突破。