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中科院造了这个仿生眼,全球首创!
送交者: 索探[首辅宰相★★★★★] 于 2017-03-09 17:40 已读 2049 次  

去年,中国科学院计算技术研究所发布了世界上首款模拟人脑的深度学习处理器芯片“寒武纪1A”。日前,中科院上海微系统与信息技术所张晓林团队又研发出了一套最接近人眼的视觉系统的仿生眼,属全球首创。

为此,3月9日上观新闻发文章称,若今后,模拟人眼的仿生眼能够与模拟人脑的“寒武纪1A”芯片进行结合,会让未来的机器人更加智慧。

寒武纪芯片

以下为文章全文:

人脑虽然在计算速度上不如电脑,但在理解能力、创造能力、性能功耗比等许多方面远超电脑。如何通过模拟人脑,开发出更强大的人工智能系统?这是世界科技前沿的一大研究方向。为了占得先机,上海正在围绕张江综合性国家科学中心建设,组织开展“类脑智能科技行动计划”,已取得一批即将产业化的成果。

中科院计算技术研究所专家发明的“寒武纪1A”,模拟人脑神经元和突触,是世界首款商用深度学习专用处理器。在“脑-智工程”推动下,开发这个项目的企业已落户上海。人脑信息的83%来自视觉,中科院上海微系统与信息技术研究所专家模拟人眼、小脑和脑干,发明了仿生眼。今后,仿生眼有望与“寒武纪1A”结合,让机器人更智慧。

“寒武纪”将引爆人工智能

随着“阿尔法狗”(AlphaGo)完胜人类棋手,以深度学习为核心技术的人工智能在全球炙手可热。不过,“阿尔法狗”的身躯十分庞大,不但使用了约170个图形处理器和1200个中央处理器,还需要海量的机房设备、高昂的运维成本。这限制了人工智能在我们工作、生活中的推广应用。

能否开发出一款适合深度学习的深度神经元网络处理器,让智能机器的体积大幅缩小,性能却不降反升?中科院计算技术研究所的陈云霁、陈天石兄弟给出了世界首创的解答。陈氏兄弟都毕业于中科大少年班,哥哥陈云霁研究芯片,弟弟陈天石主攻人工智能,所以两人思考未来科技发展的方向时,很自然地决定合作,开发人工智能芯片。

2016世界互联网大会上,中科院计算技术研究所发布了他俩领衔研发的“寒武纪1A”,这是世界上第一款模拟人脑神经元和突触的深度神经元网络处理器,性能非常强大,每秒可以处理160亿个神经元和超过2万亿个突触,但功耗只有市场上最先进智核芯片的1/10。之所以取名“寒武纪”,是因为生命演化史上有著名的“寒武纪大爆发”,陈氏兄弟希望这款处理器也具有引爆效应,开启人工智能时代。

中科院计算技术研究所专家在世界互联网大会上发布“寒武纪1A”。(新华社)

建设具有全球影响力的科技创新中心,需要集聚各地一流人才和项目。在临港管委会的推动下,上海寒武纪信息科技有限公司已成立。公司总裁王在博士介绍,他们正在进行机房建设和人员引进。上海高校、科研院所、创新型企业集聚,给了寒武纪广阔的合作空间和产品应用市场。

目前,寒武纪公司在与多家企业洽谈合作,把“寒武纪1A”用于智能手机、安防监控、可穿戴设备、无人机、智能驾驶等各类终端设备。王在表示,在运行主流智能算法时,这款专用处理器的性能功耗比全面超越CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器)。公司还在研发服务器芯片,其性能更为强大,会应用于大数据分析、智能金融、智慧城市等诸多领域。

让机器拥有人眼独特本领

如果把深度神经元网络处理器看作智能机器的大脑,那么机器人的视觉、听觉、语言等功能,也需要实现智能化。为此,“脑—智工程”由中科院上海分院副院长张旭院士负责,集聚了爱观视觉、科大讯飞、新松机器人等一批高技术企业和科研团队,希望通过它们的协同创新,推进类脑智能技术和产业发展。

中科院上海微系统与信息技术所研究员、爱观视觉创始人张晓林带队发明的仿生眼,与“寒武纪1A”一样,属于全球首创。张晓林兼有工科和医科专业背景,这让他想到了用机器模拟人眼及其相关的人脑结构。与摄像机相比,人眼有很多独特的本领:一是左右眼能自动调节,始终保持一定的位置关系,从而获取立体图像;二是防震,能够在颠簸等环境中获取稳定的图像;三是能对一个物体进行跟踪;四是随意切换对象,想看哪儿就看哪儿。

经过多年研发,仿生眼已在中科院上海微系统所的实验室诞生。它们都有会动的眼珠,左右眼协同工作,具备人眼的基本功能。记者看到,装有仿生眼的机器人能自行走出实验室,在走廊里避开各种障碍物后返回;识别出一张人脸后,眼珠能随着他的移动而转动,始终“盯牢”;对准一只乒乓球的仿生眼,能一下子转变方向,对准另一只乒乓球。

仿生眼有眼珠,而且能随着目标物体的移动而转动

用仿生眼自动拍摄3D视频

在此基础上,张晓林团队发明了“全自动3D摄像机”。据介绍,目前的3D视频拍摄需要两台摄像机,拍摄后要做大量后期处理,而拥有仿生眼的“全自动3D摄像机”能像人眼那样直接采集3D图像,而且拍摄中可随意变焦。这台机器还装有控制盒,模拟人的小脑和脑干功能。“人脑的这些部位都参与视觉构建,所以我们要开发与之相仿的控制系统。”张晓林解释说。今后,这种系统可与模拟大脑的系统连在一起。

除了拍摄3D视频,仿生眼还有许多可大显身手的地方。它已安装在新松双臂机器人身上,将用于工业流水线,能准确地抓取物品。它还有望应用于汽车无人驾驶、无人机导航、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)、体育赛事全自动跟拍等领域。

仿生眼有眼珠,而且能随着目标物体的移动而转动

能在千米高空看清地面动物的鹰眼,也是张晓林团队的仿生对象。与只有一个中心凹的人眼不同,鹰眼有一深一浅两个中心凹。在空中,老鹰用单眼的深中心凹搜寻地面动物,视力极佳,但没有立体感;俯冲时,改用有立体感的双眼观看,从而准确抓住目标。为了开发“电子鹰眼”,科研人员采用3台全自动3D摄像机,其中一台可变焦30倍左右的摄像机模拟鹰眼的深中心凹,取得了很好的效果。这种设备今后能用于远距离监控、侦查等领域,让鹰眼为人类服务。

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