英特尔推出全新自主学习芯片 加速人工智能发展

北京2017年9月28日电

构想一下未来，我们能够更快速地对复杂问题做出决策，并且能够随时自动调整，很多社会和工业问题也可以通过自主学习经验来自动化解决。未来，一线救援人员可以通过图片识别分析街道摄像头画面，迅速解救失踪或被绑架的人。未来，交通信号灯会根据交通量自动调整变灯时间，控制起步停车的时间减小交通堵塞。未来，机器人将自主化，性能效率也会大幅提高。

随着对高度动态、非结构化自然数据的收集、分析和决策需求越来越高，对计算的需求也超越了经典的CPU和GPU架构。为了跟上技术发展的步伐并推动PC和服务器以外的计算，英特尔过去六年来一直在研究专用架构，以加速经典计算平台。最近，英特尔加大了对人工智能（AI）和神经拟态计算的投资和研发。

在神经拟态计算领域进行的研究工作基于几十年来的研究与合作，此研究最初由加州理工学院CarverMead教授推出，他以半导体设计的基本工作而为人知。芯片专业知识、物理学和生物学的结合为新想法的创造提供了一个良好的环境。这些想法非常简单，却拥有革命性：将机器与人脑进行比较。该研究领域将高度协作和不断支持科学的进一步发展。

作为英特尔研究院的一个研究课题，英特尔开发了代号为Loihi的第一款自主学习神经拟态芯片，它模仿了大脑根据环境反馈学习如何操作的运作方式。这是一种节能的芯片，利用数据学习并进行推断，并随着时间的推移变得更加智能，无需传统训练方式。它采用一种新颖的方式来进行异步脉冲计算。

认为人工智能还处于初级阶段，Loihi等更多架构和方法不断涌现，将提高人工智能的标准。神经拟态计算的灵感来自于我们对大脑结构及其计算能力的了解。大脑的神经网络通过脉冲传递信息，根据这些脉冲的时间来调节突触强度或突触连接的权重，并将这些变化存储在突触连接处。脑内神经网络及其环境中多个区域之间的协作和竞争性相互作用就产生了智能的行为。

机器学习（如深度学习）通过使用大量的训练数据集来识别物体和事件，近年来取得巨大的进步。但是，除非特定元素、条件或环境考虑到这些训练数据集，否则这些机器学习系统将无法良好泛化。

自主学习芯片的潜在好处是无穷的。例如，它能提供一个基于神经拟态的系统，解析一个人在各种状况下慢跑后、吃饭前或睡觉前的心跳数据，确定各种状况下的“正常”心跳。这个系统随后持续监测传入的心跳数据，以标记出与“正常”心跳模式不符合的情况。此系统还可以为任何用户提供个性化服务。 这种逻辑也适用于其他应用场景，例如网络安全。

英特尔推出Loihi测试芯片，其中包括模仿大脑基本机制的数字电路，从而让机器学习变得更快、更高效，同时对计算力的需求更小。神经拟态芯片模型的灵感来自于神经元通信和学习的方式，利用了可根据时间调节的脉冲和可塑触突。这将帮助计算机在模式和关联的基础上实现自组织并做出决策。Loihi测试芯片提供高度灵活的片上学习能力，并把训练和推断整合到一个芯片上。这让机器实现自动化，并实时进行调整，无需等待来自云端的下一次更新。研究人员已证实，在解决MNIST数字识别问题时，Loihi芯片学习速度提高了100万倍，相比于典型脉冲神经网络。

相较于卷积神经网络和深度学习神经网络，Loihi测试芯片所需资源更少。这种测试芯片具有自主学习功能，潜力巨大，可以通过改进汽车和工业应用以及个人机器人，应用于非结构化环境下的自主操作和持续学习，如识别车辆或自行车的运动。

此外，与训练人工智能系统的通用计算芯片相比，Loihi芯片的能效提升了1000倍。英特尔将在2018年上半年与著名大学和研究机构共享Loihi测试芯片，以推进人工智能的研究。

Loihi测试芯片的功能特性包括：全异步神经拟态多核心网络，支持多种稀疏、分层和循环神经网络拓扑结构。每个神经元可以与成千上万个其他神经元通信。每个神经形态核心都包含一个学习引擎，在操作中可以通过编程去适配网络参数，支持监督学习、无监督学习、强化学习和其他的学习范式。此外，芯片的制造采用了英特尔14纳米制程技术，共有13万个神经元和1.3亿个触突。

在计算机和算法创新的推动下，人工智能的变革性力量预计将对社会产生重大影响。英特尔正在利用自身的优势推动摩尔定律和制造领先地位，为市场带来各种产品，支持从网络边缘到数据中心和云计算平台的各种人工智能计算任务。通用计算和定制硬件和软件都能在各个尺度上充分发挥作用。

英特尔®至强®融核TM处理器和Movidius神经计算棒能够分别在广泛应用于科学计算和只消耗1瓦特功率的情况下部署训练模型，以解决多种复杂的人工智能计算任务。

随着人工智能计算任务的变得越来越多样化和复杂，研究人员将关注当前主流计算架构的局限性，提出新的颠覆性方法。展望未来，英特尔认为，神经拟态计算能以一种类似大脑的结构提供超大规模的计算性能。

英特尔开发创新计算架构的愿景仍然坚定不移，并将继续推广神经拟态计算计算架构，以支持未来50年的世界经济。我们将会在未来几个月继续发布里程碑事件，推进神经拟态计算普及。在未来，智能和决策将变得更加顺畅和快速，你所能想象到的一切将变成现实。

欲了解更详细的英特尔全面人工智能解决方案产品组合，请访问www.intel.com/ai。