清華大學教授施路平:我們不止做出了天機芯,還搭好了第一代類腦計算機

10月31日,由北京智源人工智能研究院主辦的 2019 北京智源大會在國家會議中心開幕,會期兩天。智源大會是北京創建全球人工智能學術和創新最優生態的標誌性學術活動,定位於“內行的 AI 盛會”。在此次大會“智能體系架構與芯片專題論壇”上,清華大學教授、類腦計算研究中心主任施路平,發表了“面向人工通用智能的類腦計算”的主題演講。

以下內容根據施路平演講速記進行整理,未經本人確認。

非常高興大會給我這個機會來講一下類腦計算,今天我演講的題目是面向人工通用智能的類腦計算。

首先,我這裏有幾個問題想要和大家討論一下:我們真的需要人工通用智能嗎?類腦計算在人工通用智能的研究過程中,又能起到什麼作用?我們應該怎麼去做?

在今天早上,高教授的演講中,我們得到了這樣一則消息——“國家類腦計算即將啓動”。事實上,我們國家腦計劃的主題就是腦科學與類腦研究(中國腦科學計劃),而且從中也不難看出“類腦計算”的重要性,因爲它是人工通用智能的一個基石。

說到人工通用智能,大家通常會提到三要素:數據、算力、算法。當然,它們都很重要,但是隻有這些真的足夠嗎?當然,僅有這三點還遠遠不夠,因爲我們忽略了一件重要的事情——“思想”。人工智能到底應該向哪個方向走?當我們站在未來看現在時,得出了這樣的結論:未來一定會從窄的人工智能走向通用人工智能

如何發展人工通用智能

就做研究而言,研究內容和研究節點同樣重要。而現階段,類腦計算領域和該領域的研究時機都很合適。其原因有三個,第一個是由於現在測量技術的發展,我們對於“腦”,理解的越來越多,似乎已經到了一個理解腦的關口。第二個是超級計算機的發展可以讓我們做很好的建模並模擬仿真,省錢省力省時間;大數據、雲計算等能夠提供足夠複雜的系統和類腦計算交相輝映、互相促進、共同發展。第三個是現在納米技術的發展,可以提供像人腦能耗級別的技術。

類腦計算的研究挑戰

做類腦計算研究,真正的挑戰既不是科學也不是技術,而是我們的教育。

我們的教育背景不足以支撐這樣一項研究,因爲它的跨度很大,從計算機轉到腦科學,完全是“兩條道上跑的車”。

比如搞計算機的對於深度學習,雖然到現在也不理解爲什麼它這麼有用,但是深度學習確實能夠解決問題,這種情況下,我們就可以用它來開公司、解決問題、賺錢什麼的;但是腦科學則不同,腦科學是用最先進的儀器發現新現象、拿諾貝爾獎等。換句話說,兩者屬於不同的文化、不同的語言、不同的目標,所以很難強行合在一起,如果想要做好這項研究,那麼就只有一個辦法:真正的多學科融合。

放到技術發展來看,我們認爲現在的人工智能是傳統計算機,未來則是類腦架構、類腦計算機、人工通用智能。類腦計算能給我們提供一些競爭優勢,比如能耗、多路並行、速度、處理不確定性的問題等等。

我把這些技術仔細分了類,實際你可以看到它是在各個層面來實現類腦的功能,比如器件級、架構級、程序級,由於這個領域正處於飛速發展的階段,而且沒有公認的技術方案,所以當時在清華大學我們就有七個院系組合成的團隊,七年時間就做了一件事情:融合,融合,再融合。

類腦計算的研究方向

當年朱元璋打天下的時候,有千軍萬馬,但在毛主席眼裏下面這九個字纔是朱元璋最後打下天下重要的原因:高築牆,廣積糧,緩稱王。實際上,這就是指明瞭方向怎麼走,對於類腦計算研究來講,也是一樣。

用類腦研究支撐人工通用智能,第一個必須能處理得了,第二個必須要有足夠的算力讓它算得快,而且算得少。總的來說,發展人工通用智能還得從三個層面來看:第一是基本的理論,第二是核心的技術,第三個是應用。

大家總是擔心人工智能出問題,其實放在現在的架構下不用太過擔心;但放在類腦架構下,又需要嚴肅對待,安全倫理都需要考慮。那麼爲什麼要應用呢?對此,我們有一個體會,技術如果想要發展,最好能形成一條路,這樣才能得到很好的反饋,即使有些時候慢一點也不要緊,因爲有一條路你可以知道自己在哪兒,迭代起來纔會很好。

人腦與類腦

關於發展類腦計算,大家總會問一個問題:不理解人腦,憑什麼把類腦計算機做出來?

對於這個問題,我們是這樣理解的:計算機所做的工作是把多維空間的信息轉化爲一維的信息,用計算來解決問題,換句話說用的是時間複雜性;人腦則是另外一回事,它在處理問題時,把信息擴輸並增加了相關性,這利用的是空間複雜性;另外,如果我們利用時間去編碼,是否就意味着我們同時擁有了時間和空間複雜性呢?

所以放在這個框架下,保持現有計算機架構,一塊利用現有計算機架構處理結構化信息,另外一塊利用類腦架構處理非結構化信息,就這個思路,我們發展出一個叫做異構融合的架構,也就是天機架構。這個架構是各個層次的融合,不僅把人腦和電腦異構融合,還把計算和存儲異構融合。再後面,我們基於這個架構,發展出了天機芯,在今年8月1日發表在了《Nature》上。

其實這個實現過程是非常漫長的,當時我們和一些頂尖的科學家探討,第一個問題就是我們真的需要人工通用智能嗎?最後經過深度討論,大家都認可了這件事情。那麼,第二個問題就來了,到底應該怎樣去發展人工通用智能呢?答案是:有算法、有芯片、有軟件,還需要一個硬件系統。

現在我們正在做類腦計算機,而且在內部我們也已經搭好了第一代。關於發展類腦計算,我們有一個思想:形成迴路,快速迭代。當我們兩輪芯片一個迴路的時候,類腦計算機就開始啓動;當我們兩輪類腦計算機啓動的時候,就會做一個類腦雲腦。

大家總說類腦計算有什麼用,其實可以有非常多的應用,當它把人工通用智能這個能力建立起來的時候,你就會發現會有許多機會等着你去把握。

我們認爲人工通用智能是未來的發展,而類腦計算則是人工通用智能的基石,把腦科學主導的方法和計算機科學主導的方法融合起來是一個最佳的方案。謝謝大家。

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