在当今科技飞速发展的时代浪潮中,芯片技术始终处于前沿阵地,不断推动着各个领域的革新。自 2019 年清华大学精密仪器系类脑计算研究团队一鸣惊人,发布全球首款异构融合类脑芯片“天机芯”后,他们并未停下探索的脚步,而是继续深耕类脑领域,向着更高的山峰攀登。近日,这支科研劲旅在类脑视觉感知芯片领域再度斩获重大突破——成功研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”。这一斐然成果宛如一颗璀璨星辰,闪耀在科技苍穹之上,瞬间吸引了全球目光。5 月 30 日,相关研究成果更是凭借其卓越的创新性与前瞻性,以封面文章的形式荣登国际顶级学术期刊《自然》杂志,向全世界宣告了中国科研团队在类脑芯片研究道路上的坚实步伐与辉煌成就。
随着科技的深度渗透,智能系统在我们的生活中扮演着日益重要的角色,从自动驾驶汽车穿梭于城市街道,到智能安防系统守护着每一寸空间,智能设备无处不在。然而,这些智能系统面临的挑战也接踵而至。论文通讯作者、清华大学精密仪器系教授施路平深刻指出,在复杂多变的开放世界里,智能系统宛如一位肩负重任的勇士,不仅要面对如潮水般涌来的庞大数据量,还得随时准备应对各种极端场景的严峻考验。
以驾驶场景为例,这是一个动态且充满不确定性的环境。想象一下,当车辆在道路上疾驰,突然前方窜出一只小动物,或是道路旁的建筑遮挡导致视线短暂受阻,又或是驶入隧道口时遭遇剧烈的光线变化,从明亮的户外瞬间进入相对昏暗的隧道内部,以及夜间行车时被强闪光干扰,这些突发状况对于驾驶员来说都是极大的挑战,对于依赖视觉感知的智能驾驶系统而言,更是一场艰难的“大考”。而传统视觉感知芯片在这类复杂场景下,往往显得力不从心,会出现图像失真,致使驾驶员或智能系统无法准确判断前方物体的形态;或是直接失效,关键时刻掉链子,让系统陷入“失明”状态;还有高延迟问题,当危险近在眼前,系统却因反应迟缓而错过最佳应对时机。这些弊端严重限制了智能系统的稳定性和安全性,成为智能科技进一步发展的“绊脚石”。
为了攻克这些棘手难题,清华大学的研究团队将目光聚焦于类脑视觉感知芯片技术这片尚未被完全开垦的“处女地”,开启了一场艰苦卓绝的科研探索之旅。经过无数次的实验、论证与优化,他们创新性地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。
“这一范式的灵感来源于大自然赋予人类的神奇视觉系统。”施路平教授满怀激情地介绍道,人类的视觉系统经过漫长的进化,已然成为一套精妙绝伦的信息处理机制。研究团队深入剖析这一机制,借鉴其基本原理,将开放世界中纷繁复杂的视觉信息进行拆解,如同拆解一台精密的机器,把它们转化为基于视觉原语的信息表示。这些视觉原语就像是构建视觉大厦的基石,每一块都蕴含着独特的信息特征。而后,通过巧妙地有机组合这些原语,模仿人类视觉系统的工作特征,成功构建出两条优势互补、信息完备的视觉感知通路。
这两条通路宛如并肩作战的亲密战友,各司其职又协同配合。一条通路侧重于对快速变化、细节丰富的视觉信息进行高效捕捉与处理,能够在瞬间锁定目标物体的动态变化,不放过任何一个细微动作,就像一位眼疾手快的侦察兵;另一条通路则聚焦于对整体场景、宏观态势的感知与把握,它能够从全局视角出发,判断物体之间的相对位置关系、环境的整体布局,如同一位高瞻远瞩的指挥官。当面对极端场景时,两条通路迅速联动,互补短板,确保视觉信息的全面、准确获取。
基于这一创新性的类脑视觉感知新范式,团队精心研制出的“天眸芯”芯片横空出世。这款芯片宛如一颗拥有“智慧大脑”的视觉核心,不仅成功突破了传统视觉感知范式长期以来的性能瓶颈,如同打破了禁锢科技发展的枷锁,而且在各种极端场景下都能展现出卓越的应对能力,为智能系统的稳定运行和安全保障筑牢了根基。
无论是在光线瞬息万变的自动驾驶场景中,“天眸芯”都能快速适应光线变化,精准识别道路标识、车辆和行人,为自动驾驶决策提供可靠依据;还是在智能安防领域,面对夜间复杂光线环境下的潜在威胁,它能够敏锐察觉异常动静,及时发出预警,守护一方平安;又或是在工业检测环节,对于高精度零部件的细微瑕疵,它也能凭借出色的视觉感知能力,助力企业严把质量关。“天眸芯”的诞生,无疑为类脑芯片技术的应用拓展打开了一扇广阔的大门,让我们看到了智能科技更加美好的未来前景。随着后续研究的深入推进与广泛应用落地,相信它将在更多领域掀起科技变革的浪潮,推动人类社会向着智能化、高效化大步迈进。