清华大学学者首次提出“类脑计算完备性”

全国党媒信息公共平台 阅读:11872 2020-10-16 12:29:54

原标题:清华大学学者首次提出“类脑计算完备性”

清华大学计算机科学与技术系张悠慧团队、精密仪器系施路平团队与合作者在《自然》(Nature)杂志发文,首次提出“类脑计算完备性”以及软硬件去耦合的类脑计算系统层次结构,填补了类脑计算系统领域的理论空白。

据介绍,文章首次提出“类脑计算完备性”以及软硬件去耦合的类脑计算系统层次结构,通过理论论证与原型实验证明该类系统的硬件完备性与编译可行性,并扩展了类脑计算系统应用范围使之能支持通用计算。类脑计算处于起步阶段,国际上尚未形成公认的技术标准与方案,这一成果填补了完备性理论与相应系统层次结构方面的空白,有利于自主掌握新型计算机系统核心技术。

类脑计算,是借鉴生物神经系统信息处理模式和结构的计算理论、体系结构、芯片设计以及应用模型与算法的总称。近年来,类脑计算研究受到了越来越多的关注。现有类脑计算系统方面的研究多聚焦于具体芯片、工具链、应用和算法的创新实现,而对系统基础性问题,例如计算完备性、系统层次结构等思考不足,导致软硬件紧耦合、应用范围不明确等一系列问题。但从现有通用计算机的发展历史与设计方法论来看,完善的计算完备性与软硬件去耦合的层次结构是计算系统蓬勃发展的计算理论与系统结构基础。

为此,研究团队提出了“类脑计算完备性”(也称为神经形态完备性)概念——针对任意给定误差ϵ≥0和任意图灵可计算函数f(x),如果一个计算系统可以实现函数 F(x) 使得 ‖F(x)-f(x)‖≤ϵ对所有合法的输入x均成立,那么该计算系统是类脑计算完备的。

“通俗来讲,‘完备性’可以回答系统能够完成什么、功能边界在哪里等问题。研究完备性,可以为软硬件系统的解耦合、划分不同研究领域间的任务分工与接口提供理论基础,我们的研究聚焦完备性理论研究,先回答基本的问题。”张悠慧说。

类脑计算机层次结构(左)与现有通用计算机(右)的对比

《自然》杂志的一位审稿人认为“这是一个新颖的观点,并可能被证明是神经形态计算领域以及对人工智能的追求的重大发展”。计算机体系结构专家、华中科技大学计算机学院教授金海评价此项研究“在类脑计算系统领域做出了基础性、原创性的贡献,有利于自主掌握新型计算系统软硬件核心技术。”

论文的共同第一作者为清华大学计算机系研究员张悠慧、博士后渠鹏、博士生季宇、精仪系博士生张伟豪。共同通讯作者为张悠慧与施路平教授。其它合作者包括计算机系教授陈文光、计算机系教授郑纬民院士、原计算机系客座教授/美国特拉华大学电子与计算机工程系教授高光荣,以及来自精仪系、生物医学工程系、自动化系的师生。

声明

声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。

发表评论