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黄铁军主讲才斋讲堂第132讲——类脑计算机:理念与实践
日期: 2017-03-13  信息来源: 研究生院

2017年3月9日晚7点整,北京大学信息科学技术学院教授、计算机科学技术系主任黄铁军做客才斋讲堂,以“类脑计算机:理念与实践”为题向同学们介绍了电脑再革命的理念、国内外最新进展以及灵长类初级视觉系统解析仿真方面的工作。研究生院副院长刘明利主持并全程参加了讲座。

讲座现场

2016年是类脑计算机的元年,是计算机发明以来最大的一次革命。未来的计算机(类脑计算机)将会发生巨大变化,那为什么会发生这种变化?其再革命的理念是什么?黄铁军教授首先回顾了计算机的发展历程,然后向现场的同学们作了简单介绍:类脑计算机也被称为神经形态计算机,是仿照生物神经网络、采用神经形态器件构造的、以多尺度非线性时空信息处理为中心的智能机器。其背后的基本理念是绕过“理解智能”这个更困难的科学难题,先“制造智能”,即通过结构仿真等工程技术手段制造出类脑计算机,再通过训练间接达到智能模拟的目的。黄铁军教授将类脑计算的技术路径总结为三个层次,分别是:结构层次模仿脑、器件层次逼近脑和智能层次超越脑。近十年来,国内外在这三个层次已经取得了不少阶段性成果。

黄铁军作讲座

制造类脑计算机以神经科学为主要依据,首先得看大脑产生智能的结构是什么,因此需要对大脑神经系统进行解析和仿真。对此,黄铁军教授解释道:“解析是采用神经科学实验手段,理解神经元和突触的信号加工和信息处理特性。仿真即采用软件或光电微纳器件模拟生物神经元以及神经突触的信息处理功能,网络结构仿照大脑神经网络。”获得1963年诺贝尔医学和生理学奖的霍奇金-赫胥黎方程,已经精细刻画了生物神经元接收刺激发放神经脉冲的过程,近年来欧洲、美国和我国相继启动“脑计划”,对人类大脑的结构解析有望在十年内获得重大突破。

接着,黄铁军教授介绍了“器件层次逼近人脑”阶段的研究进展。类脑计算机的硬件主体是大规模神经形态芯片,这个芯片主要包括神经元阵列和突触阵列两大部分,前者通过后者互联,一种典型连接结构是纵横交叉,使得一个神经元和数千乃至上万其他神经元连接,而且这种连接还可以通过软件配置和调整。2014年,IBM宣布研制成功了TrueNorth神经形态芯片。2015年,德国海德堡大学成功运行了采用BrainScaleS神经处理器的类脑计算机,2016年英国曼彻斯特大学的SpiNNaker神经计算系统上线,加上前些年斯坦福大学的NeuroGrid等系统,全球已经有十多套神经形态计算系统正在研制或发布,很像70年前竞相研制发布第一台计算机时的情形。

最后,黄铁军教授简述了北京地区和中国近年来类脑计算机相关研究情况,以及他牵头的“大脑初级视觉系统解析仿真平台研究和应用验证”项目取得的进展及在视觉信息处理中的应用。

交流环节

讲座结束后,到场同学结合讲解踊跃提出了自己的问题,黄老师与现场的同学们就人类与未来的类脑计算机的相处模式、近视眼为何在梦境中可以看到清晰画面、人造智能是否超越和替代人类等问题进行了讨论和交流。讲座在同学们热烈的掌声中结束。

主讲人简介

黄铁军是北京大学信息科学技术学院教授,计算机科学技术系主任,国家杰出青年科学基金获得者,教育部长江学者特聘教授。主要研究领域为视觉信息处理与类脑计算,在图像视频背景建模与编码、前景目标检测与分析、视觉特征表达与识别等方面取得了多项成果。近三年来积极推过我国类脑计算技术发展,在灵长类初级视觉解析仿真方面开展了系统工作。发表(含合作)学术论文200多篇,专著2部,作为主要起草人制定5项国家标准、4项ISO/IEC标准和3项IEEE标准,申请发明专利80多项(过半已授权)。中国电子学会理事(2006-),中国计算机学会杰出会员(2015-),曾两次荣获国家科学技术进步二等奖,五次荣获省部级一等奖,荣获中国科协求是杰出青年成果转化奖(2014)和IEEE计算机学会Computing Now奖(2013)。

专题链接:才斋讲堂

编辑:山石

 


   
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