世界首款！清华大学芯片取得突破
2024-05-31
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近日，清华大学在类脑视觉感知芯片领域取得重要突破：
清华大学依托精密仪器系的类脑计算研究中心施路平教授团队，提出一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式，研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”。基于该研究成果的论文《面向开放世界感知、具有互补通路的视觉芯片》（A Vision Chip with Complementary Pathways for Open-world Sensing）作为封面文章，登上5月30日的《自然》杂志。
这是该团队继异构融合类脑计算“天机芯”后第二次登上 《自然》 杂志封面，标志着在类脑计算和类脑感知两个方向上均取得重要突破。
5月30日《自然》杂志封面
这一成果与我们的日常生活有哪些关系？据介绍，随着人工智能的飞速发展，无人驾驶和具身智能等无人系统在现实社会中不断推广应用，其中，视觉感知作为获取信息的关键途径，发挥着至关重要的作用。然而，在复杂多变且不可预测的环境中，实现高效、精确且鲁棒的视觉感知依然是一个艰巨的挑战。
在开放世界中，智能系统不仅要处理庞大的数据量，还需要应对各种极端事件，如驾驶中的突发危险、隧道口的剧烈光线变化、夜间强闪光干扰等。传统视觉感知芯片由于受到“功耗墙”和“带宽墙”的限制，在应对这些场景时往往面临失真、失效或高延迟的问题，严重影响系统的稳定性和安全性。
为了克服这些挑战，清华大学精密仪器系类脑计算研究团队聚焦类脑视觉感知芯片技术，提出了一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。该范式借鉴了人类视觉系统的基本原理，将开放世界的视觉信息拆解为基于视觉原语的信息表示，并通过有机组合这些原语，模仿人视觉系统的特征，形成两条优势互补、信息完备的视觉感知通路。
基于这一新范式，团队进一步研制出了世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，在极低的带宽和功耗代价下，实现了每秒10000帧的高速、10bit的高精度、130dB的高动态范围的视觉信息采集，不仅突破了传统视觉感知范式的性能瓶颈，而且能够高效应对各种极端场景，确保系统的稳定性和安全性。
类脑互补视觉感知芯片“天眸芯”
基于“天眸芯”，团队还自主研发了高性能软件和算法，并在开放环境车载平台上进行了性能验证。在多种极端场景下，该系统实现了低延迟、高性能的实时感知推理，展现了其在智能无人系统领域的巨大应用潜力。
自动驾驶感知演示平台
据悉，论文通讯作者为清华大学精密仪器系施路平教授和赵蓉教授。研究团队表示，“天眸芯”的成功研制为自动驾驶、具身智能等重要应用开辟了新的道路。结合团队在类脑计算芯片“天机芯”、类脑软件工具链和类脑机器人等方面已应用落地的技术积累，“天眸芯”的加入将进一步完善类脑智能生态，有力推动人工通用智能的发展。
图为研究团队（张兆基摄）
