2019年8月1日,《自然》杂志的封面刊登了中国的一项科研成果-来自清华大学的“天机芯”。“天机芯”也被媒体称为类脑芯片,是一种可以支持人工神经网络与脉冲神经网络的融合芯片。传统的人工神经网络模拟生物的神经系统,虽然在模式识别、信号处理领域有广泛的应用,但是与真正的生物大脑神经系统相差甚远。脉冲神经网络是一种新式的神经网络,数据以神经元脉冲信号的时空信息编码,被称为第三代神经网络,更接近生物的神经系统。
人工神经网络与脉冲神经网络代表着人工智能的两个方向,但目前的芯片要么支持前者要么支持后者,不可以同时运行这两种神经网络。在实践中,深度学习为代表的人工神经网络发展相对成熟,应用广泛。脉冲神经网络虽然更接近生物神经系统,但是缺乏有效的监督学习方法,精度上存在问题。在市场上多数人工智能芯片企业,例如中国的人工智能芯片领域的独角兽企业,也主要集中在人工神经网络方向,支持脉冲神经网络的芯片主要有美国IBM的TrueNorth和Eta 公司的TENSAI。
清华大学首次设计出能够同时支持这两种神经网络的融合芯片,也就是一种芯片既可以支持人工神经网络也支持脉冲神经网络,并利用这种芯片控制一辆自动行驶的自行车,实现自动行驶与避障,并能够通过语音控制。
来源于《自然》杂志
该项目的成功为将来的人工智能芯片的发展提供了有价值的思路,是一项突破性的原创技术。当然,多种神经网络的混合,具体哪种网络发挥的作用大,以及混合网络对系统整体功能的提升值得进一步研究。清华大学与施路平团队将该思路申请了专利,基础专利早在2015年就已经申请,目前获得了授权。专利的授权公开号为CN105095966B,题目为“人工神经网络和脉冲神经网络的混合计算系统”,主要权利要求为:
1 .一种人工神经网络和脉冲神经网络的混合计算系统,其特征在于,包括:至少两个基本计算单元,该至少两个基本计算单元中,至少一个为人工神经网络计算单元,承担人工神经网络计算,至少一个为脉冲神经网络计算单元,承担脉冲神经网络计算,该至少两个基本计算单元按照拓扑结构相互连接,共同实现神经网络计算功能;其中所述基本计算单元包括两种运行模式:人工神经网络模式与脉冲神经网络模式,所述基本计算单元通过配置自身参数在上述两种运行之间切换。
应该说这件专利的权利要求范围还是比较宽的,只要芯片能够同时支持人工神经网络与脉冲神经网络,不管是串联还是并联,都在这个专利的权利要求的范围内。
但是非常可惜的是,这件专利竟然只在中国进行了申请,并没有进入其他任何国家和地区,也就是说将来只有中国的企业与单位使用这项技术时会受到限制,而美国、日本、欧洲的企业却可以免费在中国之外的地区使用。如果将来这项技术具有很大的商用价值,这样的知识产权布局无疑有很多缺憾。
此外,这种融合芯片支持人工神经网络与脉冲神经网络,势必会用到这两个方向的现有技术,尤其在脉冲神经网络编码方面,美国一些企业布局了大量的专利,例如高通、IBM、以及初创公司Brain Corporation在脉冲神经网络方向上在全球布局了几十件专利,目前不少都已经获得了授权。
这样的专利布局在将来可能造成一种尴尬的局面,中国首先搞出的人工智能融合芯片,美国、欧洲、日本企业都可以免费模仿使用,只要不进入中国就不存在侵犯知识产权问题,但是中国企业生产融合芯片,不但侵犯清华大学的知识产权,还需要获得美国企业的许可,连清华大学自己对这种芯片进行产业化,也可能会受到美国IBM、高通、Brain Corporation的专利的掣肘,国内的其他企业受到的潜在影响更大。
所以中国的科研能力提升上去的时候,知识产权的保护也要跟上,不仅是要尊重他人的知识产权,更重要的是保护好我们自己的知识产权。否则别人用了我们的技术等于白用,还不侵犯我们的知识产权,我们用其他国家的技术,处处受制于人,还被指责侵犯他人的知识产权。对中国首创的技术进行全球范围内的知识产权保护迫在眉睫。