從英特爾中國研究院走出的類人腦神經擬態LOIHI晶元

(集微網/文)有人說「科技巨頭才是推動當今人類文明前進領航員」，這句話一點都不誇張。全球頂尖級別的科技公司，其技術演進和研究方向，可以左右全球產業的發展趨勢。而最尖端的技術大多又誕生於這些公司的研究院，所以能了解到他們的研究院在做什麼也是大家最感興趣的。

日前，英特爾就對媒體開放了「英特爾中國研究院」。向媒體展示並介紹了英特爾中國研究院在人工智慧、機器人、5G、虛擬現實等一系列前瞻科技領域的最新研究成果。英特爾中國研究院院長宋繼強還率領團隊集體亮相，共同分享了英特爾中國研究院的整體定位、研究方向和創新機制。

英特爾中國研究院：海外最重要的研究院，獲多項大獎

從定位上看，英特爾將「英特爾研究院」定位為公司的「科技創新引擎」。目前，英特爾研究院在美國本土有四大功能實驗室，擁有約800位研究人員，其研究方向主要面向英特爾數據戰略下所關注的前沿領域，分為四大功能研究院：電路和架構研究院、系統和軟體研究院、無線通信研究院以及安全和隱私研究院。

在海外有主要是有歐洲研究院和中國研究院。其中，英特爾中國研究院是公司在海外設立的三個「地區性的研究機構」之一，也是在美國本土之外重要的研究機構。有自己獨立的研究日程，可以自己獨立製作。該研究院成立於1998年，致力研發在智能萬物互聯的環境中的前沿技術以推動中國乃至全球的智能化產業升級、科技創新與數據經濟的發展。

據悉，整個中國研究院擁有約60 位正式的研究員，其中博士及博士後人員佔比達70%。同時，研究院接收來自國內外重點高校的研究生作為實習生參與科研項目，並且設立了由全國博士後管委會批准成立的博士後科研工作站，常年與國內重點高校聯合培養博士後。

此外，英特爾中國研究院的學術合作夥伴遍布全球各地，具有輻射全球的能力。包括與清華大學、麻省理工大學、卡內基梅隆大學等有合作。僅2016年和2017年兩年時間內，英特爾中國研究院共發表27篇論文，擁有一百餘項專利，並數次榮獲國內外重大獎項。

目前英特爾中國研究院院長為宋繼強，他於2008年加入英特爾中國研究院，也是創造英特爾Edison產品原型的核心成員。

在此活動上，宋繼強表示，英特爾研究院看得更多的是未來三到五年有一些什麼樣大的技術變革會發生，一方面看如何通過技術的前瞻性研究，幫助現有產品線去提升它的競爭力，為新產品問世提供技術動力。另一方面，我們試圖看看未來可能有怎樣顛覆性的技術。

另外，宋繼強還告訴媒體，英特爾研究院採取的是一種工業研究院模式，所謂工業研究院，它不是以發論文作為主要指標，不是跟大家在學術界比拼，而是是否將突破性的技術真正應用到產品當中去，去改變現在的一些產品的技術狀態，為科技真正推動到實用盡我們的力量。

英特爾中國研究院的四領域黑科技

從研究領域看，目前英特爾中國研究院由六大團隊組成，分別是機器人系統研究實驗室、機器人交互研究實驗室、認知計算實驗室、智能存儲實驗室、通訊架構實驗室和新技術中心。

在此次開放日，英特爾中國研究院重點向媒體介紹了在研的四項技術進展，包括：機器人HERO 平台、5G+VR、視覺理解人臉及情感識別、神經擬態晶元。我們接下來分別來看：

機器人HERO 平台：

英特爾研究院表示，機器人和人工智慧，它們之間的結合點叫做智能機器人。智能機器人最核心的特點，它要有自主學習能力。自主系統是與人工智慧相關的一個研究方向。

基於這一目標，英特爾研究院推出了HERO智能機器人開放平台（Heterogeneous Extensible Robot Open Platform）。它是英特爾中國研究院專為智能機器人（包括服務機器人、醫療機器人、自動駕駛汽車等）打造的一套低功耗、高性能、體積小的異構系統平台方案。

在此方案中，CPU作為控制中心，與FPGA和其它專用加速器晶元（如Movidius的VPU）搭配，能夠提供高效的性能。整套HERO硬體系統採用了英特爾酷睿系列CPU，搭載英特爾Arria 10 GX系列1150型FPGA作為異構加速器，能夠實時處理大量數據並運行多種智能演算法。

現場，英特爾還提供了一個搭載 HERO 平台的智能機器人做演示。在現場測試中，這款機器人通過激光定位和視覺定位的融合具備移動能力，還可以包括對人臉、物體、行為的識別擁有感知能力。

在本次開放日活動上，英特爾中國研究院宣布圍繞HERO平台推出全新的合作夥伴計劃。圍繞該項計劃，英特爾中國研究院致力於攜手業界的平台級、應用級和生態級合作夥伴，通過研發合作、學術創新和行業示範，共同打造一套完整、高效和開放的平台，不斷擴展應用場景，加速技術和產品的落地。

5G+VR：

英特爾一直強調端到端的能力，而通信是連接的橋樑。英特爾中國研究院也在研究5G 及其相關應用。研究員表示，我們研究的重點是通信和計算融合的方式，典型應用就是打造高質量的VR體驗。

在談到目前VR 體驗為什麼不佳時，研究員說道，目前看手機、電視等屏幕，視角在10-30度之間，而 VR 眼睛可以拓展到 100-150度，增加了數倍，此外在縱向上也有倍數的增加。因此，同樣解析度的圖片或視頻，放在手機、電視上非常清晰，但在 VR 上則非常模糊，想要達到 VR 顯示的高清要求，需要在解析度上提升 25-40倍，因此就需要佔據大量的流量。而5G和VR結合方面，是通過通信和計算融合的方式能夠打造一個高效的通信和計算系統，能夠將來解決一些移動VR端的關鍵問題。

現場，英特爾演示了超高解析度全景視頻採集系統，它主要適用於無線VR設備，用戶可以身臨其境地觀賞全景視頻，或者參與VR遊戲互動。它使用了ISP匯流排同步相機快門，通過分散式構架處理採樣圖像，同時利用光流法拼接全景視頻，並插值立體信息。該系統同時採用英特爾核心GPU高性能壓縮圖像，通過無線傳輸將主機渲染輸出到遠程終端，並利用OFFLOAD技術降低顯示延遲。有了這些技術，電視觀眾即使在家裡也能感受到奧運會前排座席的觀賽體驗，或者選擇場館內不同的觀賽角度。

視覺理解人臉及情感識別?

來自認知實驗室的研究員介紹了最近幾年在人臉分析和情感分析方面的一些研究技術。

據悉，?在人臉分析和情感識別方面，英特爾中國研究院很早便擁有最先進的演算法，並且在EmotiW比賽（自然環境下的情感識別比賽）中獲得冠軍，該演算法的速度是第二名團隊的200倍，可以應用於無人駕駛的場景當中。基於英特爾實時人像風格遷移系統，英特爾中國研究院將多種藝術人像風格實時遷移到靜態的目標圖像以及動態的目標視頻中。該項技術可以廣泛地應用於AR/VR、在線直播、影視、多媒體社交等領域。

此外，英特爾中國研究院基於機器學習和深度學習演算法開發了英特爾3D人臉面部表情捕捉技術。英特爾研究員們從數十萬人臉圖片數據中，訓練出多個人臉識別模型，用於對視頻圖像進行智能分析與3D建模，不僅可以檢測與識別人臉，還能精準重建3D人臉，並實時跟蹤面部表情變化，將預先設計好的特效素材附著在3D人臉上併疊加到視頻中，從而實現逼真炫酷的臉部特效。

神經擬態晶元：

作為壓軸，宋院長為大家分享了目前最先進的神經擬態計算，英文名字叫LOIHI。

在探索計算新模式上，英特爾劃分為四個階段：傳統、深度學習、神經擬態計算、量子計算。

傳統模式就是我們編程，我們腦子會先對問題建立一個模型。用這個模型來編程，從而解決問題。深度學習則是當前最主流的做法。通過大量數據去學習，去訓練出來模型。神經擬態計算不一樣，它是模仿人的這種方式。量子計算則是它把大量的答案以疊加態的方式互相糾纏在一起。

目前英特爾已經在神經擬態計算取得了成果。宋院長表示，英特爾最新推出的神經擬態計算晶元命名為 LOIHI 。首先不是馮·諾依曼結構——計算歸計算，存儲歸存儲。神經擬態計算晶元LOIHI 是將計算和存儲在一起，會形成很多分散式的單元，而且是非同步計算。

宋院長說道，這個晶元直接受益於摩爾定律的推進。在一個神經擬態晶元上可以放晶體管數量與他的容量、功耗，在未來的兩年到五年會繼續的提高它的密度，降低它的功耗。直接會導致這個晶元的腦容量增加。

從圖片上看，LOIHI晶元內有很多網格，網格里有很多小的塊，英特爾稱為是一個核。在LOIHI每一個單晶元包含128個核，每一個核可以實現好多個神經元，每個神經元可以跟其他的神經元產生互相連接。宋院長解釋道，我們知道人腦里有800億神經元，每個神經元又可以跟上萬個神經元進行連接。我們其實是模擬這種模式，把學習的一些規則放入到裡面的每個神經元里去。

除此之外，LOIHI晶元上的神經元裡面的很多參數都是可以實時被更新調整的，在工作時可以修改自己、自主學習。而之前的所有的晶元都不具備這個能力，都是在其他的工具上去訓練好的一個模型然後放到一個晶元里，這就固化了不會再改變。

最後，宋院長透露，今年年底LOIHI晶元就將從美國實驗室里拿回中國做測試，開放給一些合作的大學、機構做相應的實驗。

對於未來，宋院長 認為，不管是傳統的，還是深度學習、神經擬態計算、量子計算這些東西不是互斥的，沒有人說量子計算成功了以後前面就不要，也沒有說神經擬態計算成功了以後深度學習就不要，它們是互相補充的，大家都有各自適合的工作。

文/集微網

圖源/集微網

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