中国芯片登Nature封面!清华团队设计出能无人驾驶的自行车

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要想抓住发展人工智能的机遇,必须在核心芯片上做到自主可控。近日,中国研究人员研发的一款类脑计算芯片,有望促进人工通用智能发展。

芯片和人工智能的“双丰收”

8月1日,清华大学精密仪器系施路平团队开发的全球首款异构融合类脑计算芯片“天机芯”驱动的“无人驾驶自行车” 登上了最新一期《自然》杂志封面。

施路平等人发表的“面向人工通用智能的异构天机芯片架构”论文也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。

2015年,第一代“天机芯”问世,体积约为110纳米;2017年团队研发了第二代“天机芯”芯片,具有高速度、高性能、低功耗的特点,体积缩小至28纳米。相比于当前世界先进的IBM的TrueNorth芯片,其功能更全、灵活性和扩展性更好,密度提升20%,速度提高至少10倍,带宽提高至少100倍。

此前,“天机”系列类脑芯片成果在电子器件顶级会议(IEDM 2015)和计算机体系结构顶级会议(Micro 2016,ASPLOS 2018)上报告,并在《科学》智能机器人特刊上报道(2016),针对类脑芯片自主研发的学习算法成果被人工智能顶级会议(ICLR 2018,AAAI 2019)被录用。

去年11月,施路平团队已经在类脑计算器件领域取得重要进展,并在《先进材料》上发表论文,该工作首次报道在忆阻器中能模拟同时存在且独立表达的神经突触长短期可塑性,为类脑计算器件的发展提供了重要的思路,并有望借此在类脑计算硬件网络中实现不同时域的神经动力学过程。

清华大学类脑计算研究中心从脑科学和计算机科学出发,形成软硬件全链条协同研发、从基元材料、器件到系统集成、芯片研发全方位整体研发的特色,致力于通用人工智能的类脑计算实现。

如今,研究人员用一个自动行驶自行车系统验证了这一混合芯片的处理能力。这是一个异构可扩展人工通用智能开发演示平台,利用一块天机芯片,展示了自行车的自平衡、动态感知、目标探测、跟踪、自动避障、过障、语音理解、自主决策等功能。

中国类脑研究的崛起

施路平教授表示,“类脑”不是“仿脑”,不需要模仿人脑的一切。“我们做的是类脑,是借鉴脑科学的基本原理,凝练出一些指导计算架构发展的新规律。”施路平介绍称。在此基础上,团队提出了符合脑科学基本规律的新型类脑计算架构——异构融合的天机类脑计算芯片架构,可同时运行计算机科学和神经科学导向的绝大多数神经网络模型。

“这只是非常初步的一个研究,但这项研究或能为面向人工通用智能计算平台的进一步发展起到促进作用。”施路平表示。

宾夕法尼亚大学计算机系教授史建波对第一财经记者表示:“这个特殊的处理器能将目前深度学习的算法和人脑的算法结合,人脑的设计是基于脉冲神经网络(SNN),清华的团队是使用数字计算机来模拟脉冲神经网络。“他还表示,脉冲神经网络能够受益于”无人学习“,也就是没有人类标记的学习,但是清华团队的论文还没有展示到这一层面。”无人学习是非常重要的科学话题,这意味着将模拟人脑的学习。

寒武纪CEO陈天石也对此论文评论道:“在学术上很创新。”这意味着在应用场景方面还有待进一步落地。

据介绍,除自行车外,这款类脑计算芯片的相关技术还能直接拓展到自动驾驶、无人机以及智能机器人等应用上。

“天机芯”的市场推广将由灵汐科技负责。灵汐科技是由“天机”团队于去年成立的,并获得了天使轮融资,投资方来自华控基石基金、优选资本、清华控股等。

脑科学的研究机理是认知科学的重要组成部分,而机器理解与计算一直是人工智能领域的主要研究内容。目前不仅仅是清华大学团队,包括复旦大学在内的多所高校都在发展类脑计算,支撑人工通用智能。

7月30日,投资4亿元人民币建立的复旦张江脑影像中心在上海揭幕,该中心致力于开发高级成像和多模态脑定量技术,探究脑功能、结构、代谢等信号,揭示脑信息生成与处理机制,探究脑发育与老化过程以及脑疾病的早筛及预后;建立脑数据采集和预处理标准,拓展脑与类脑科学基础生物研究。

同时,依托复旦大学类脑智能科学与技术研究院,中心整合多个国际最大规模脑数据库,搭建国际最大的多疾病、多模态脑科学数据库,开发一系列国际领先的类脑智能算法。

延伸阅读:

中国芯片人才缺口30万,比做软件还辛苦,平均月薪刚过万元

2019年5月27日,某招聘网站发布的《2019年芯片人才数据洞察》显示,芯片行业的人才薪资低、缺口大。北京青年报记者从行业人士处了解到,目前国内芯片行业由于投入产出比比较大、研发投入高企等因素,企业利润有限,人才薪资不及其他行业。

数据

芯片人才平均月薪10420元

招聘网站报告数据显示,2019年芯片行业人才平均招聘薪资为10420元,十年工作经验的芯片人才平均招聘工资为19550元,仅为同等工作年限的软件类人才薪资水平的一半。

数据显示,芯片人才所学专业TOP5为电子信息工程(18.69%)、自动化(10.63%)、电气工程及其自动化(9.02%)、电子信息科学与技术(5.02%)和测控技术与仪器(4.97%)。以上5个专业主要涉及芯片设计层面。

一位于2018年拿到华为海思公司录用通知书的员工对北青报记者表示,“我是博士毕业,薪资是单独谈的,公司给我月薪在2万元左右,加上年终奖,年薪可能在40万元左右。”他说,“不过,本科生、硕士生就远不及这个数字。”

有华为公司员工向北青报记者评价称,内部不少员工认为海思的薪资在公司内部不算高,究其原因,“可能海思的产品不外售,不直接产生收益,而且研发投入很大。”

原因

成长速度慢限制薪资涨幅

“同样是技术人员,做软件工资高、出路好;做硬件就不行,不仅辛苦,工资还低。”芯片领域重点高校教授吴子豪感慨道。

成长速度慢、迭代周期长是限制芯片人才薪资涨幅的重要原因之一。研发工程师林滨表示,应届生在进入工作岗位后,一般要经历四五个芯片项目周期,每个周期半年到两年,此后才能开始“独当一面”。

一位集成电路投资人也认为,企业需要的优秀人才是能够直接上手的,而刚毕业的学生需要大量的培训、长时间的沉淀,两者相差甚远。一位高校老师表示,企业不太愿意接收短期学生实践,即使接收也会以涉密为由不给学生充分的锻炼机会。

后果

芯片人才缺口超30万

据《中国集成电路产业人才白皮书(2017-2018)》统计分析显示,到2020年前后,我国集成电路产业人才需求规模约为72万人左右,截止到2017年底,我国集成电路产业现有人才存量40万人左右,人才缺口为32万人,年均人才需求数为10万人左右。而2017年20万高校集成电路专业领域的毕业生中,仅有不足3万人进入本行业就业,单纯依托高校不能够满足人才的供给要求。

事实上,除了人才缺失,集成电路行业人才流失率较高也成业内普遍存在的问题。多年来的低薪环境导致芯片从业人员对自身岗位薪资预期普遍偏低,大部分集成电路专业高校毕业生更愿意去互联网、计算机软件、IT服务、通信和房地产等行业。

建议

推动相关一级学科申请和建设

以华为为例,应对芯片人才缺乏的重要举措为“以用促招”。“我们要改变过去大而化之的招聘方法,真正的专家、主管不上前线,人事看简历面试又不深刻,导致大规模进人、大规模走人。不仅对公司不负责任,而且对员工也不负责任。我们要不断充实队伍,也要选对需要的人。”4月29日,华为心声社区官网上发布的一份由任正非签发的华为内部邮件中提道。

除了继续加大高校人才培养力度外,还需推动微电子和集成电路相关一级学科的申请和建设,缩小高校人才培养与企业用人需求间的差距,推动集成电路人才的“供给侧结构改革”。

与“芯片”相关的专业有哪些?

“芯片”泛指所有的电子元器件,是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。它是电子设备中最重要的部分,承担着运算和存储的功能。集成电路的应用范围覆盖了军工、民用的几乎所有的电子设备。

因此,想从事“芯片”事业相关工作的同学们,大家可以从以下几个专业方向考虑:

专业1:电子电气工程

“芯片”设计与制造的主要专业:电子/电气工程(EE)-主要研究方向(部分)

通信与网络:简单说就是实现人与人、人与计算机、计算机与计算进行信息交换的链路,从而达到信息共享。比如4G技术,因特网、WIFI等都属于此范畴。

微电子:研究半导体材料上构成的小型化电路、电力及系统的电子分支。这是在电子电路超小型化中逐渐发展起来的。

自动化:是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标的过程。比如你设定空调按时关闭的控制板、制造汽车的机械臂、包装流水线等。

生物工程:医学领域运用比较多,比如说超声波、CT及生物传感器等。

电子学与集成电路:就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。简单说我们看见的电脑主板就是。

光电:以光电子学为基础,综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。我们看到的激光、全息摄影技术及太阳能光伏就是光电。

电力工程:与电能的生产、输送、分配有关的工程。我们看到的电线、变电站、火电厂、风力发电、水力发电及核电厂。

电磁学:研究电磁波,电磁场以及有关电荷,带电物体的动力学等等。比如扬声器、电磁开关、磁疗及电磁炉等。

材料与装置:研究的范围涵盖了半导体器件、微电子器件纳米材料等等。这个就比较好理解了吧。

每个方向对学生自身擅长学科要求不同,EE也是跨学科比较多的专业之一。需要大家擅长数学、物理、计算机等相关学科。由于是美国的高新行业,所以申请也是最为激烈的专业之一。

专业2:计算机科学与技术

计算机专业涵盖软件工程专业,主要培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级科学技术人才。

专业3:通信工程

通信工程(也作电信工程,旧称远距离通信工程、弱电工程)是电子工程的一个重要分支,电子信息类子专业,同时也是其中一个基础学科。该学科关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。本专业学习通信技术、通信系统和通信网等方面的知识,能在通信领域中从事研究、设计、制造、运营及在国民经济各部门和国防工业中从事开发、应用通信技术与设备

来源:北晚新视觉综合 第一财经 北京青年报 百科

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