走进英特尔中国研究院，已研发出类人脑的神经拟态LOIHI芯片

有人说“科技巨头才是推动当今人类文明前进领航员”，这句话一点都不夸张。全球顶尖级别的科技公司，其技术演进和研究方向，可以左右全球产业的发展趋势。而最尖端的技术大多又诞生于这些公司的研究院，所以能了解到他们的研究院在做什么也是大家最感兴趣的。

日前，英特尔就对媒体开放了“英特尔中国研究院”。向媒体展示并介绍了英特尔中国研究院在人工智能、机器人、5G、虚拟现实等一系列前瞻科技领域的最新研究成果。英特尔中国研究院院长宋继强还率领团队集体亮相，共同分享了英特尔中国研究院的整体定位、研究方向和创新机制。

英特尔中国研究院：海外最重要的研究院，获多项大奖

从定位上看，英特尔将“英特尔研究院”定位为公司的“科技创新引擎”。目前，英特尔研究院在美国本土有四大功能实验室，拥有约800位研究人员，其研究方向主要面向英特尔数据战略下所关注的前沿领域，分为四大功能研究院：电路和架构研究院、系统和软件研究院、无线通信研究院以及安全和隐私研究院。

在海外有主要是有欧洲研究院和中国研究院。其中，英特尔中国研究院是公司在海外设立的三个“地区性的研究机构”之一，也是在美国本土之外重要的研究机构。有自己独立的研究日程，可以自己独立制作。该研究院成立于1998年，致力研发在智能万物互联的环境中的前沿技术以推动中国乃至全球的智能化产业升级、科技创新与数据经济的发展。


据悉，整个中国研究院拥有约60 位正式的研究员，其中博士及博士后人员占比达70%。同时，研究院接收来自国内外重点高校的研究生作为实习生参与科研项目，并且设立了由全国博士后管委会批准成立的博士后科研工作站，常年与国内重点高校联合培养博士后。


此外，英特尔中国研究院的学术合作伙伴遍布全球各地，具有辐射全球的能力。包括与清华大学、麻省理工大学、卡内基梅隆大学等有合作。仅2016年和2017年两年时间内，英特尔中国研究院共发表27篇论文，拥有一百余项专利，并数次荣获国内外重大奖项。

目前英特尔中国研究院院长为宋继强，他于2008年加入英特尔中国研究院，也是创造英特尔Edison产品原型的核心成员。

在此活动上，宋继强表示，英特尔研究院看得更多的是未来三到五年有一些什么样大的技术变革会发生，一方面看如何通过技术的前瞻性研究，帮助现有产品线去提升它的竞争力，为新产品问世提供技术动力。另一方面，我们试图看看未来可能有怎样颠覆性的技术。

另外，宋继强还告诉媒体，英特尔研究院采取的是一种工业研究院模式，所谓工业研究院，它不是以发论文作为主要指标，不是跟大家在学术界比拼，而是是否将突破性的技术真正应用到产品当中去，去改变现在的一些产品的技术状态，为科技真正推动到实用尽我们的力量。


英特尔中国研究院的四领域黑科技

从研究领域看，目前英特尔中国研究院由六大团队组成，分别是机器人系统研究实验室、机器人交互研究实验室、认知计算实验室、智能存储实验室、通讯架构实验室和新技术中心。

在此次开放日，英特尔中国研究院重点向媒体介绍了在研的四项技术进展，包括：机器人HERO 平台、5G+VR、视觉理解人脸及情感识别、神经拟态芯片。我们接下来分别来看：

机器人HERO 平台：

英特尔研究院表示，机器人和人工智能，它们之间的结合点叫做智能机器人。智能机器人最核心的特点，它要有自主学习能力。自主系统是与人工智能相关的一个研究方向。

基于这一目标，英特尔研究院推出了HERO智能机器人开放平台（Heterogeneous Extensible Robot Open Platform）。它是英特尔中国研究院专为智能机器人（包括服务机器人、医疗机器人、自动驾驶汽车等）打造的一套低功耗、高性能、体积小的异构系统平台方案。


在此方案中，CPU作为控制中心，与FPGA和其它专用加速器芯片（如Movidius的VPU）搭配，能够提供高效的性能。整套HERO硬件系统采用了英特尔酷睿™系列CPU，搭载英特尔Arria 10 GX系列1150型FPGA作为异构加速器，能够实时处理大量数据并运行多种智能算法。

现场，英特尔还提供了一个搭载 HERO 平台的智能机器人做演示。在现场测试中，这款机器人通过激光定位和视觉定位的融合具备移动能力，还可以包括对人脸、物体、行为的识别拥有感知能力。


在本次开放日活动上，英特尔中国研究院宣布围绕HERO平台推出全新的合作伙伴计划。围绕该项计划，英特尔中国研究院致力于携手业界的平台级、应用级和生态级合作伙伴，通过研发合作、学术创新和行业示范，共同打造一套完整、高效和开放的平台，不断扩展应用场景，加速技术和产品的落地。

5G+VR：

英特尔一直强调端到端的能力，而通信是连接的桥梁。英特尔中国研究院也在研究5G 及其相关应用。研究员表示，我们研究的重点是通信和计算融合的方式，典型应用就是打造高质量的VR体验。

在谈到目前VR 体验为什么不佳时，研究员说道，目前看手机、电视等屏幕，视角在10-30度之间，而 VR 眼睛可以拓展到 100-150度，增加了数倍，此外在纵向上也有倍数的增加。因此，同样分辨率的图片或视频，放在手机、电视上非常清晰，但在 VR 上则非常模糊，想要达到 VR 显示的高清要求，需要在分辨率上提升 25-40倍，因此就需要占据大量的流量。而5G和VR结合方面，是通过通信和计算融合的方式能够打造一个高效的通信和计算系统，能够将来解决一些移动VR端的关键问题。


现场，英特尔演示了超高分辨率全景视频采集系统，它主要适用于无线VR设备，用户可以身临其境地观赏全景视频，或者参与VR游戏互动。它使用了ISP总线同步相机快门，通过分布式构架处理采样图像，同时利用光流法拼接全景视频，并插值立体信息。该系统同时采用英特尔核心GPU高性能压缩图像，通过无线传输将主机渲染输出到远程终端，并利用OFFLOAD技术降低显示延迟。有了这些技术，电视观众即使在家里也能感受到奥运会前排座席的观赛体验，或者选择场馆内不同的观赛角度。

视觉理解人脸及情感识别


来自认知实验室的研究员介绍了最近几年在人脸分析和情感分析方面的一些研究技术。

据悉，Ÿ在人脸分析和情感识别方面，英特尔中国研究院很早便拥有最先进的算法，并且在EmotiW比赛（自然环境下的情感识别比赛）中获得冠军，该算法的速度是第二名团队的200倍，可以应用于无人驾驶的场景当中。基于英特尔实时人像风格迁移系统，英特尔中国研究院将多种艺术人像风格实时迁移到静态的目标图像以及动态的目标视频中。该项技术可以广泛地应用于AR/VR、在线直播、影视、多媒体社交等领域。

此外，英特尔中国研究院基于机器学习和深度学习算法开发了英特尔3D人脸面部表情捕捉技术。英特尔研究员们从数十万人脸图片数据中，训练出多个人脸识别模型，用于对视频图像进行智能分析与3D建模，不仅可以检测与识别人脸，还能精准重建3D人脸，并实时跟踪面部表情变化，将预先设计好的特效素材附着在3D人脸上并叠加到视频中，从而实现逼真炫酷的脸部特效。


神经拟态芯片：

作为压轴，宋院长为大家分享了目前最先进的神经拟态计算，英文名字叫LOIHI。

在探索计算新模式上，英特尔划分为四个阶段：传统、深度学习、神经拟态计算、量子计算。

传统模式就是我们编程，我们脑子会先对问题建立一个模型。用这个模型来编程，从而解决问题。深度学习则是当前最主流的做法。通过大量数据去学习，去训练出来模型。神经拟态计算不一样，它是模仿人的这种方式。量子计算则是它把大量的答案以叠加态的方式互相纠缠在一起。


目前英特尔已经在神经拟态计算取得了成果。宋院长表示，英特尔最新推出的神经拟态计算芯片命名为 LOIHI 。首先不是冯·诺依曼结构——计算归计算，存储归存储。神经拟态计算芯片LOIHI 是将计算和存储在一起，会形成很多分布式的单元，而且是异步计算。


宋院长说道，这个芯片直接受益于摩尔定律的推进。在一个神经拟态芯片上可以放晶体管数量与他的容量、功耗，在未来的两年到五年会继续的提高它的密度，降低它的功耗。直接会导致这个芯片的脑容量增加。

从图片上看，LOIHI芯片内有很多网格，网格里有很多小的块，英特尔称为是一个核。在LOIHI每一个单芯片包含128个核，每一个核可以实现好多个神经元，每个神经元可以跟其他的神经元产生互相连接。宋院长解释道，我们知道人脑里有800亿神经元，每个神经元又可以跟上万个神经元进行连接。我们其实是模拟这种模式，把学习的一些规则放入到里面的每个神经元里去。


除此之外，LOIHI芯片上的神经元里面的很多参数都是可以实时被更新调整的，在工作时可以修改自己、自主学习。而之前的所有的芯片都不具备这个能力，都是在其他的工具上去训练好的一个模型然后放到一个芯片里，这就固化了不会再改变。

最后，宋院长透露，今年年底LOIHI芯片就将从美国实验室里拿回中国做测试，开放给一些合作的大学、机构做相应的实验。

对于未来，宋院长 认为，不管是传统的，还是深度学习、神经拟态计算、量子计算这些东西不是互斥的，没有人说量子计算成功了以后前面就不要，也没有说神经拟态计算成功了以后深度学习就不要，它们是互相补充的，大家都有各自适合的工作。