人为何需要无人智能自行车？黑科技登上《自然》封面

　　这归功于它的“大脑”，一枚名为“天机”的人工智能芯片。“自行车只是天机芯的一个应用，目的就是验证这款芯片的设想是可行的。”赵明国对《中国新闻周刊》说。“当然了，现在还不能指望车子摔倒后自己学着站起来。”

　　尽管AI一词最初就是用于表达与人类智能相似的机器智能的含义，但在其跌宕起伏的发展过程中，AI的内涵已经发生了变化，成为机器学习、统计分析的代名词，远离了智能的初衷。在这种情况下，一些“不忘初心”的研究人员共同成立了人工通用智能协会，并确定使用人工通用智能(Artificial general intelligence)作为该领域的正规称谓。

　　在人工通用智能领域，基于计算机科学的算法是主流，其具体应用如图像识别、语言处理和游戏等，已然深入日常生活，可以高度准确地完成指定任务，但还无法像人一样具有思考和决策的智慧。另一个发展方向则是以生物领域的神经科学为导向，试图模仿人类大脑皮层，但还没有成熟的应用。由于两者在公式和编码方案上的根本差异，此前分别依赖于截然不同平台。

　　天机芯试图突破瓶颈，实现“异构融合”，即融合两种人工智能范式，不仅在算法上，更是在硬件上。包括赵明国在内，清华大学类脑计算研究中心的整个团队与这个设想周旋了七年。

　　今年8月，天机芯登上《自然》杂志的封面。“异构融合本身是颠覆性的，没有经验可借鉴，也没有参考资料。”此次研究的合作单位成员、新加坡科技与设计大学终身副教授、人工智能实验室主任赵蓉解释说。赵明国在接受《麻省理工科技评论》采访时表示，“天机芯为未来人工通用智能的发展提供了一种可能的解决方案”，国内媒体则称赞说，“这实现了中国在芯片和人工智能两大领域Nature论文零的突破”。

　　“人工通用智能最好的前景就是将机器学习与大脑建模结合起来，这也是异构融合方案吸引人的地方”

　　天机芯被安置在自行车后座一个黑色盒子里，实际上还没有小拇指甲盖大，准确数字是3.8㎜×3.8㎜，上面密密麻麻地排列着156个计算单元，在更微观的层面，共包含四万个神经元和一千万个突触。

　　仅从数量上看，单枚芯片的智力还不如一只果蝇，这种常被拿来实验的昆虫有几十万到一百万个神经元，是人脑神经元数量的两千多万分之一。“这只是个基础，证明可以在这么小的板子上高密度计算，未来还会不断优化。”团队成员之一、清华大学计算机科学与技术系教授张悠慧解释说。

　　模拟人脑的基础归功于团队另一位成员，清华生物医学工程系副教授宋森。他建立了一个可以综合表达神经元特性的数学模型，继而用器件和电路模拟出来，把对人脑神经回路的观察应用到算法和芯片构建上。

　　硬件的设计思路，就是总结出人工通用智能两种模式的共性，共享给神经元和突触，让神经元和突触本身可自由配置，既可以服务基于计算机科学的人工通用智能算法，也可以服务受神经科学启发的模型和算法，达到混合、协同的效果。这就好比一个可以兼容苹果IOS和安卓的手机系统，尽量总结出两者的共性并支持之，同时保留IOS和安卓的个性，灵活设计硬件，使之能按需配置，既能支持苹果，又能支持安卓。

　　系统芯片是软件和硬件的结合，张悠慧的工作便是设计软件工具链，让上层算法能够在芯片上跑起来，简单地说，就是通过工具链将不同层面的算法自动匹配到芯片的不同位置。

　　忆阻器主要发明人、加州大学洛杉矶分校物理系教授理查德·斯坦利·威廉姆斯(Williams, R. Stanley)在给《中国新闻周刊》回复的邮件中写道：“人工通用智能的瓶颈在于我们缺乏对人类大脑的了解，最好的前景就是将机器学习与大脑建模结合起来，这也是异构融合方案吸引人的地方，它允许不同方案混合起来解决单个领域出现的问题。”

　　芯片研发的同时，赵明国也在训练自行车，让它“掌握平衡”。“就像人学骑自行车一样，一开始很难平衡，但会骑之后就很容易了。”赵明国解释说，这需要综合考虑自行车的速度、弹性车轮和不同地面之间的摩擦、风的扰动等等问题。