世界首款！又是清華：類腦互補(bǔ)視覺芯片“天眸芯”

近日，清華大學(xué)在類腦視覺感知芯片領(lǐng)域取得重要突破：

清華大學(xué)依托精密儀器系的類腦計算研究中心施路平教授團(tuán)隊，提出一種基于視覺原語的互補(bǔ)雙通路類腦視覺感知新范式，研制出世界首款類腦互補(bǔ)視覺芯片“天眸芯”。基于該研究成果的論文《面向開放世界感知、具有互補(bǔ)通路的視覺芯片》（A Vision Chip with Complementary Pathways for Open-world Sensing）作為封面文章，登上5月30日的《自然》雜志。

這是該團(tuán)隊繼異構(gòu)融合類腦計算“天機(jī)芯”后第二次登上 《自然》 雜志封面，標(biāo)志著在類腦計算和類腦感知兩個方向上均取得重要突破。

5月30日《自然》雜志封面

這一成果與我們的日常生活有哪些關(guān)系？據(jù)介紹，隨著人工智能的飛速發(fā)展，無人駕駛和具身智能等無人系統(tǒng)在現(xiàn)實社會中不斷推廣應(yīng)用，其中，視覺感知作為獲取信息的關(guān)鍵途徑，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，在復(fù)雜多變且不可預(yù)測的環(huán)境中，實現(xiàn)高效、精確且魯棒的視覺感知依然是一個艱巨的挑戰(zhàn)。

在開放世界中，智能系統(tǒng)不僅要處理龐大的數(shù)據(jù)量，還需要應(yīng)對各種極端事件，如駕駛中的突發(fā)危險、隧道口的劇烈光線變化、夜間強(qiáng)閃光干擾等。傳統(tǒng)視覺感知芯片由于受到“功耗墻”和“帶寬墻”的限制，在應(yīng)對這些場景時往往面臨失真、失效或高延遲的問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

為了克服這些挑戰(zhàn)，清華大學(xué)精密儀器系類腦計算研究團(tuán)隊聚焦類腦視覺感知芯片技術(shù)，提出了一種基于視覺原語的互補(bǔ)雙通路類腦視覺感知新范式。該范式借鑒了人類視覺系統(tǒng)的基本原理，將開放世界的視覺信息拆解為基于視覺原語的信息表示，并通過有機(jī)組合這些原語，模仿人視覺系統(tǒng)的特征，形成兩條優(yōu)勢互補(bǔ)、信息完備的視覺感知通路。

基于這一新范式，團(tuán)隊進(jìn)一步研制出了世界首款類腦互補(bǔ)視覺芯片“天眸芯”，在極低的帶寬和功耗代價下，實現(xiàn)了每秒10000幀的高速、10bit的高精度、130dB的高動態(tài)范圍的視覺信息采集，不僅突破了傳統(tǒng)視覺感知范式的性能瓶頸，而且能夠高效應(yīng)對各種極端場景，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

類腦互補(bǔ)視覺感知芯片“天眸芯”

基于“天眸芯”，團(tuán)隊還自主研發(fā)了高性能軟件和算法，并在開放環(huán)境車載平臺上進(jìn)行了性能驗證。在多種極端場景下，該系統(tǒng)實現(xiàn)了低延遲、高性能的實時感知推理，展現(xiàn)了其在智能無人系統(tǒng)領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。

自動駕駛感知演示平臺

據(jù)悉，論文通訊作者為清華大學(xué)精密儀器系施路平教授和趙蓉教授。研究團(tuán)隊表示，“天眸芯”的成功研制為自動駕駛、具身智能等重要應(yīng)用開辟了新的道路。結(jié)合團(tuán)隊在類腦計算芯片“天機(jī)芯”、類腦軟件工具鏈和類腦機(jī)器人等方面已應(yīng)用落地的技術(shù)積累，“天眸芯”的加入將進(jìn)一步完善類腦智能生態(tài)，有力推動人工通用智能的發(fā)展。

圖為研究團(tuán)隊（張兆基攝）

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