人腦雖然在計(jì)算速度上不如電腦，但在理解能力、創(chuàng)造能力、性能功耗比等許多方面遠(yuǎn)超電腦。如何通過(guò)模擬人腦，開發(fā)出更強(qiáng)大的人工智能系統(tǒng)？這是世界科技前沿的一大研究方向。為了占得先機(jī)，上海正在圍繞張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心建設(shè)，組織開展“類腦智能科技行動(dòng)計(jì)劃”，一批成果即將產(chǎn)業(yè)化。

“寒武紀(jì)”模擬人腦神經(jīng)元

隨著“阿爾法狗”（AlphaGo）完勝多位人類棋手，以深度學(xué)習(xí)為核心技術(shù)的人工智能在全球炙手可熱。不過(guò)，“阿爾法狗”的身軀十分龐大，不但使用了約170個(gè)圖形處理器和1200個(gè)中央處理器，還需要海量的機(jī)房設(shè)備、高昂的運(yùn)維成本。這限制了人工智能在我們工作、生活中的推廣應(yīng)用。

能否開發(fā)出一款適合深度學(xué)習(xí)的深度神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)處理器，讓智能機(jī)器的體積大幅縮小，性能不降反升？中科院計(jì)算技術(shù)研究所的陳云霽、陳天石兄弟給出了世界首創(chuàng)的解答。2016世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，中科院計(jì)算技術(shù)研究所發(fā)布了他倆領(lǐng)銜研發(fā)的“寒武紀(jì)1A”，這是世界上第一款模擬人腦神經(jīng)元和突觸的深度神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)處理器，性能非常強(qiáng)大，每秒可以處理160億個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)2萬(wàn)億個(gè)突觸，但功耗只有市場(chǎng)上最先進(jìn)智核芯片的1/10。之所以取名“寒武紀(jì)”，是因?yàn)樯莼飞嫌兄摹昂浼o(jì)大爆發(fā)”，陳氏兄弟希望這款處理器也具有引爆效應(yīng)，開啟人工智能時(shí)代。

建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心，需要集聚各地一流人才和項(xiàng)目。在臨港管委會(huì)的推動(dòng)下，上海寒武紀(jì)信息科技有限公司已成立。公司總裁王在博士介紹，他們正在進(jìn)行機(jī)房建設(shè)和人員引進(jìn)。上海高校、科研院所、創(chuàng)新型企業(yè)集聚，給了寒武紀(jì)廣闊的合作空間和產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)。

目前，寒武紀(jì)公司在與多家企業(yè)洽談合作，把“寒武紀(jì)1A”用于智能手機(jī)、安防監(jiān)控、可穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)、智能駕駛等各類終端設(shè)備。

“仿生眼”具備人眼基本功能

如果把深度神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)處理器看作智能機(jī)器的大腦，那么機(jī)器人的視覺、聽覺、語(yǔ)言等功能，也需要實(shí)現(xiàn)智能化。中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)所研究員、愛觀視覺創(chuàng)始人張曉林帶隊(duì)發(fā)明的仿生眼，與“寒武紀(jì)1A”一樣，屬于全球首創(chuàng)。張曉林兼有工科和醫(yī)科專業(yè)背景，這讓他想到了用機(jī)器模擬人眼及其相關(guān)的人腦結(jié)構(gòu)。與攝像機(jī)相比，人眼有很多獨(dú)特的本領(lǐng)：一是左右眼能自動(dòng)調(diào)節(jié)，始終保持一定的位置關(guān)系，從而獲取立體圖像；二是防震，能夠在顛簸等環(huán)境中獲取穩(wěn)定的圖像；三是能對(duì)一個(gè)物體進(jìn)行跟蹤；四是隨意切換對(duì)象，想看哪兒就看哪兒。

經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，仿生眼已在中科院上海微系統(tǒng)所的實(shí)驗(yàn)室誕生。它們都有會(huì)動(dòng)的眼珠，左右眼協(xié)同工作，具備人眼的基本功能。記者看到，裝有仿生眼的機(jī)器人能自行走出實(shí)驗(yàn)室，在走廊里避開各種障礙物后返回；識(shí)別出一張人臉后，眼珠能隨著他的移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，始終“盯牢”。

在此基礎(chǔ)上，張曉林團(tuán)隊(duì)發(fā)明了“全自動(dòng)3D攝像機(jī)”。據(jù)介紹，目前的3D視頻拍攝需要兩臺(tái)攝像機(jī)，拍攝后要做大量后期處理，而擁有仿生眼的“全自動(dòng)3D攝像機(jī)”能像人眼那樣直接采集3D圖像，而且拍攝中可隨意變焦。這臺(tái)機(jī)器還裝有控制盒，模擬人的小腦和腦干功能。

“人腦的這些部位都參與視覺構(gòu)建，所以我們要開發(fā)與之相仿的控制系統(tǒng)。”張曉林解釋說(shuō)。今后，這種系統(tǒng)可與模擬大腦的系統(tǒng)連在一起。

除了拍攝3D視頻，仿生眼還有許多可大顯身手的地方。它已安裝在新松雙臂機(jī)器人身上，將用于工業(yè)流水線，能準(zhǔn)確地抓取物品。它還有望應(yīng)用于汽車無(wú)人駕駛、無(wú)人機(jī)導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、體育賽事全自動(dòng)跟拍等領(lǐng)域。

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