人为何需要无人智能自行车？黑科技登上《自然》封面(2)

　　系统芯片是软件和硬件的结合，张悠慧的工作便是设计软件工具链，让上层算法能够在芯片上跑起来，简单地说，就是通过工具链将不同层面的算法自动匹配到芯片的不同位置。

　　忆阻器主要发明人、加州大学洛杉矶分校物理系教授理查德·斯坦利·威廉姆斯(Williams, R. Stanley)在给《中国新闻周刊》回复的邮件中写道：“人工通用智能的瓶颈在于我们缺乏对人类大脑的了解，最好的前景就是将机器学习与大脑建模结合起来，这也是异构融合方案吸引人的地方，它允许不同方案混合起来解决单个领域出现的问题。”

　　芯片研发的同时，赵明国也在训练自行车，让它“掌握平衡”。“就像人学骑自行车一样，一开始很难平衡，但会骑之后就很容易了。”赵明国解释说，这需要综合考虑自行车的速度、弹性车轮和不同地面之间的摩擦、风的扰动等等问题。

　　经过不计其数的试验，到2014年底，自行车已经可以在平地匀速前行，或是在稍微粗糙一点的草地上自行，通过车把的转向控制就可以实现。几个月后，安装完大脑的自行车已经可以在天机芯的控制下完成图像识别、语音识别等多种智能。

　　

　　搭载天机芯的无人智能自行车已经可以完成语音识别、目标锁定、障碍辨别和自主决策等功能。

　　在清华大学精密仪器系另一间实验室，不到20平方米的房间里架了36台摄像机，全天记录天机芯采集的数据，然后输送到类脑计算机进行分析、计算、优化，再反馈到芯片和自行车上。

　　“Straight！Left！Speed up!”(直行，左转，加速)2016年冬天，赵明国的学生们穿着羽绒服在操场上训练自行车时，这辆晃晃悠悠的单车已经可以顺利完成所有指令。围绕这枚小小的芯片，类脑计算研究团队融合了生物医学、电子、微电子、计算机、自动化、材料和精密仪器等7个院系的多个学科的师生。

　　天机芯是非冯·诺依曼结构的。对此，赵蓉解释说，这种结构是将处理与存储两个模块分离，中央处理器(CPU)执行计算命令前要先从存储单元中把数据调出，计算后再存到存储器中。伴随大数据和人工智能的发展，处理器不断优化，速度呈指数上升，时间单位可精确到微秒，而存储器被远远落在了后面，两者之间的差距越来越大，这种分离的架构已经无法满足高速、节能等新要求。“总体上看，天机芯的处理和存储已经可以在不同层面上实现了不同程度的统一。”

　　有业内专家指出，目前所有通用的计算机都是冯·诺依曼结构的，突破冯结构是业界的一个研究方向，此前也已经有不少探索实践，出现了一些代表性成果。但直到今天，这些非冯结构的应用场景、应用规模都还比较有限，难以大规模推广。像天机芯这样基于人脑的神经科学架构起来的计算体系，是一个很有希望的尝试，值得继续研究。

　　“如果研究总想着如何赶超先进，是否能应用，就很难做到最好，或是做出颠覆性成果。”

　　“人为什么需要一台无人智能自行车？”这是赵明国听到的最多的疑问，在天机芯登上《自然》之前，疑问背后的质疑明显多于好奇。

　　曾有一位企业家参观实验室时，毫不客气地说，“搞这个有什么用，什么也干不了，生产不了什么应用。”一定程度上，这代表了当时多数人的普遍态度。