新世代展望计算变革,SynSense时识科技CEO乔宁博士西湖大学类脑计算分享回顾
近日,SynSense时识科技创始人兼CEO乔宁博士受西湖大学工学院先进神经芯片中心创始人Mohamad Sawan院士邀请,在西湖大学发表了题为“Development and Applications of Neuromorphic Perception and Computing”的主旨演讲。演讲中,乔宁博士着重介绍了类脑计算在解决现实生活问题时的应用,如实时生物信号监测和语音识别。此外,乔宁博士还阐述了未来研究中如何实现类脑的不同发展路线,并分享了SynSense时识科技最新研究成果。
西湖大学学生、学院教授及科研人员参与了此次活动。作为一种计算新范式,类脑计算引起了参会者的极大兴趣。演讲结束后,乔宁博士与听众展开了讨论,围绕类脑异步芯片设计、脉冲神经网络算法等方面问题进行了解答。
目前,乔宁博士已受邀前往清华大学、电子科技大学等高校进行了类脑计算演讲、授课,并促成了多间校企类脑联合实验室落地,目的在于积极促进类脑交流合作及人才培养,以助力学子更好地理解类脑计算,把握高性能计算最新趋势。
演讲摘录
类脑背景:AI芯片性能、能耗和面积的不可能三角
演讲开场,乔宁博士首先询问了参会者中是否有正在研究类脑技术的学生或科研人员,在不少人举手示意后,他表示,2015年前后,仅极少数人群关注或参与类脑研究,如今,中国高等学府中的类脑社群已经显著扩大,背后的原因正在于人工智能瓶颈凸显,新技术带来新机遇,成为了新世代学子的选择。
乔宁博士表示,神经网络和深度学习需要的数据和计算资源近年来呈爆炸式增长,训练AI并支持AI运行代表着高额的成本,而这对于生产生活中,尤其是机器与人之间的互动形成了限制,人机智能交互难以真正广泛铺开。若要实现无所不在的感知与计算,需在设备端进行智能传感和计算,AI深入边缘端,将推动生产和生活方式发生深入转变。
“许多群体开始寻找新技术,而我们现在做的类脑芯片是基于全新的算法支撑、全新的运算机制以及全新的芯片架构,来实现在端上进行超低功耗的实时传感信息处理。从传统的采用CPU/GPU做逻辑运算、图形界面运算到采用GPU支持来做深度学习;到现在的存内运算、可重构,实现在memory端打破存储墙限制来提高它的能效;到做类脑芯片,完成了算法层面包括芯片架构层面的一个全新变革,是一个范式的迭代。”
类脑现状:类脑系统的多维度验证
生物大脑在功耗要求、训练数据的样本数量以及适应新的和意外情况方面优于人工智能系统,因此类脑系统能够智能地与环境交互,弥合自然智能和人工智能之间的差距,解决未来计算面临的许多开放性挑战,例如能耗、延迟、技术成本,以及执行视觉、音频、心电、肌电等信号感知处理时对传统解决方案的补足及提升。
活动现场,乔宁博士深入浅出地解释了类脑系统的差异化特征。“以动态视觉感知计算为例,传统成像通过相机、缓存以及加速器的层级分布网络结构来进行计算。为了在应用端达到好的实时效果,那么在端侧需要高速运转,运算的框架由时钟驱动,任务的繁重程度可想而知。”
“人眼不似相机成像。生物视网膜感知光的变化,当达到一定阈值后,会生成脉冲而送到大脑进行运算,所以视网膜提取的是稀松的动态信息,给脑皮层输送的是离散的点云数据,而大脑做的是连续的时空运算的过程,没有帧率限制,数据量比传统少几个量级。”
“生物大脑是并行、异步、分布式、高容错、多模态、低成本的轻量级系统。类脑计算作为下一代人工智能,更关注传感信息的实时处理能力。芯片作为载体,更多的是支撑我们的脉冲神经网络形态、算法跑起来,让它更高效、更低成本、更灵活。
类脑技术历程并不算长,但得到了来自国家层面的支持。在科研领域,类脑智能先一步已在复杂的场景分析、机器控制、行为分析等场景实现了多维度验证,为传统解决方案带来了质的提升,尤其是机器人控制等领域面临巨大的发展空间。”
类脑展望:赋能传感器-高速视觉应用-植入式AI
演讲中,乔宁博士对SynSense时识科技目前的代表产品,包括世界首款“感算一体”动态视觉智能SoC—Speck、世界首款可商用低维度类脑处理器—Xylo、全球首颗动态视觉专用处理器—DYNAP-CNN等进行了展示。基于该系列类脑芯片产品的手势控制、哭声检测、鼾声检测等demo直观表现了SynSense时识科技产品如何实现类脑商业应用,引起了在场观众的强烈兴趣。
他介绍:“Speck是一个完整的类脑智能视觉方案,感知和计算都能够在片上完成,约1毫瓦功耗,可配置不同算法实现多样化的智能视觉功能。DynapCNN大算力类脑处理器扩展性很强,是一款可配置、事件驱动的神经形态处理器,可以实现基于DVS的高速光流、深度、识别跟踪等复杂视觉任务。Xylo是一款功耗极低的通用类脑处理器,可以广泛赋能多种传感器实现传感器智能应用。”
演讲最后,乔宁博士对类脑技术的应用路径进行了简单介绍。“首先,类脑技术可以赋能传统的传感器,让传感器做端侧的传感计算,在边缘端进行多模态实时处理。类脑技术在机器视觉、机器人、无人机等各个层面都有很好的输出,有望补齐传统视觉短板甚至替代,带来的是延时、功耗的几个数量级的提升。”
“SynSense时识科技非常重视基于类脑的植入式AI技术。人体对于温度非常敏感,而极低功耗的类脑芯片可以在不发热的情况下进行脑电、肌电、心电等生命信号轻量级超低功耗的AI计算,实现植入式脑、心脏等疾病诊疗,具有非常重大的价值和意义。SynSense时识科技在该领域有大量积累,并发表多篇具有影响力的nature子刊。”
SynSense时识科技的类脑产业进展受到Sawan院士团队的高度认可,并就植入式AI等方面达成初步合作意向。