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模擬人腦人眼,讓人工智能更像“人”

2017-04-17 08:32:03    來源:

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    人腦雖然在計算速度上不如電腦,但在理解能力、創造能力、性能功耗比等許多方面遠超電腦。如何通過模擬人腦,開發出更強大的人工智能系統?這是世界科技前沿的一大研究方向。為了占得先機,上海正在圍繞張江綜合性國家科學中心建設,組織開展“類腦智能科技行動計劃”,一批成果即將產業化。

    “寒武紀”模擬人腦神經元

    隨著“阿爾法狗”(AlphaGo)完勝多位人類棋手,以深度學習為核心技術的人工智能在全球炙手可熱。不過,“阿爾法狗”的身軀十分龐大,不但使用了約170個圖形處理器和1200個中央處理器,還需要海量的機房設備、高昂的運維成本。這限制了人工智能在我們工作、生活中的推廣應用。

    能否開發出一款適合深度學習的深度神經元網絡處理器,讓智能機器的體積大幅縮小,性能不降反升?中科院計算技術研究所的陳云霽、陳天石兄弟給出了世界首創的解答。2016世界互聯網大會上,中科院計算技術研究所發布了他倆領銜研發的“寒武紀1A”,這是世界上第一款模擬人腦神經元和突觸的深度神經元網絡處理器,性能非常強大,每秒可以處理160億個神經元和超過2萬億個突觸,但功耗只有市場上最先進智核芯片的1/10。之所以取名“寒武紀”,是因為生命演化史上有著名的“寒武紀大爆發”,陳氏兄弟希望這款處理器也具有引爆效應,開啟人工智能時代。

    建設具有全球影響力的科技創新中心,需要集聚各地一流人才和項目。在臨港管委會的推動下,上海寒武紀信息科技有限公司已成立。公司總裁王在博士介紹,他們正在進行機房建設和人員引進。上海高校、科研院所、創新型企業集聚,給了寒武紀廣闊的合作空間和產品應用市場。

    目前,寒武紀公司在與多家企業洽談合作,把“寒武紀1A”用于智能手機、安防監控、可穿戴設備、無人機、智能駕駛等各類終端設備。

    “仿生眼”具備人眼基本功能

    如果把深度神經元網絡處理器看作智能機器的大腦,那么機器人的視覺、聽覺、語言等功能,也需要實現智能化。中科院上海微系統與信息技術所研究員、愛觀視覺創始人張曉林帶隊發明的仿生眼,與“寒武紀1A”一樣,屬于全球首創。張曉林兼有工科和醫科專業背景,這讓他想到了用機器模擬人眼及其相關的人腦結構。與攝像機相比,人眼有很多獨特的本領:一是左右眼能自動調節,始終保持一定的位置關系,從而獲取立體圖像;二是防震,能夠在顛簸等環境中獲取穩定的圖像;三是能對一個物體進行跟蹤;四是隨意切換對象,想看哪兒就看哪兒。

    經過多年研發,仿生眼已在中科院上海微系統所的實驗室誕生。它們都有會動的眼珠,左右眼協同工作,具備人眼的基本功能。記者看到,裝有仿生眼的機器人能自行走出實驗室,在走廊里避開各種障礙物后返回;識別出一張人臉后,眼珠能隨著他的移動而轉動,始終“盯牢”。

    在此基礎上,張曉林團隊發明了“全自動3D攝像機”。據介紹,目前的3D視頻拍攝需要兩臺攝像機,拍攝后要做大量后期處理,而擁有仿生眼的“全自動3D 攝像機”能像人眼那樣直接采集3D圖像,而且拍攝中可隨意變焦。這臺機器還裝有控制盒,模擬人的小腦和腦干功能。

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

    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器人身上,將用于工業流水線,能準確地抓取物品。它還有望應用于汽車無人駕駛、無人機導航、虛擬現實(VR)和增強現實(AR)、體育賽事全自動跟拍等領域。

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