據(jù)外媒報(bào)道，近日歐洲研究與創(chuàng)新中心（IMEC）推出全球首款利用尖峰遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SNN)處理雷達(dá)信號(hào)的芯片。IMEC芯片模仿生物神經(jīng)元識(shí)別時(shí)間模式的方式，比傳統(tǒng)方案相比，功耗減少了100倍，同時(shí)延遲減少了10倍，幾乎可以瞬間做出決定。例如，僅使用30μW的功耗就可對(duì)微型多普勒雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行分類。

該芯片架構(gòu)和算法可以很容易地調(diào)整以處理各種傳感器數(shù)據(jù)，包括心電圖、語音、聲納、雷達(dá)和激光雷達(dá)流等。首個(gè)應(yīng)用案例將包括為無人機(jī)創(chuàng)建一個(gè)低功耗、高智能的防碰撞雷達(dá)系統(tǒng)，可以更有效地對(duì)接近的物體做出反應(yīng)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）已被證明可在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中使用，例如，已被用于汽車工業(yè)中常用的基于雷達(dá)的防撞系統(tǒng)。但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有其自身的局限性——它們消耗的功率過多，無法集成到越來越受約束的（傳感器）設(shè)備中。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)和數(shù)據(jù)格式要求數(shù)據(jù)在做出決定之前要經(jīng)歷從傳感器設(shè)備到AI推理算法的耗時(shí)過程。因此，Imec決定使用尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SNN，spiking neural networks）。

IMEC的神經(jīng)形態(tài)感應(yīng)程序經(jīng)理Ilja Ocket表示：“這是世界上第一個(gè)使用遞歸尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理雷達(dá)信號(hào)的芯片。SNN的運(yùn)行與生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非常相似，在該過程中，僅當(dāng)感覺輸入發(fā)生變化時(shí)，神經(jīng)元才會(huì)隨時(shí)間稀疏地發(fā)射電脈沖。這樣，可以顯著降低能耗。此外，該芯片上的尖刺神經(jīng)元可以循環(huán)連接，即將SNN變成一個(gè)學(xué)習(xí)和記憶時(shí)間模式的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。該技術(shù)是自學(xué)系統(tǒng)研發(fā)的重大飛躍。”

該芯片最初設(shè)計(jì)為在功率受限的設(shè)備中支持心電圖（ECG）和語音處理。由于其通用架構(gòu)具有全新的數(shù)字硬件。在設(shè)計(jì)上，還可以輕松地對(duì)其進(jìn)行重新配置，以處理各種其他傳感輸入信號(hào)，例如聲納，雷達(dá)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。

與模擬SNN相反，IMEC的事件驅(qū)動(dòng)數(shù)字設(shè)計(jì)使該芯片能夠像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真工具所預(yù)測(cè)的那樣精確且重復(fù)地運(yùn)行。

IMEC描述了一個(gè)涉及無人機(jī)行業(yè)的用例，該應(yīng)用甚至比汽車行業(yè)還要多，它與受約束的設(shè)備（例如容量有限的電池）一起工作，這些設(shè)備需要對(duì)環(huán)境的變化迅速做出反應(yīng)，以便對(duì)接近的障礙物做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

“我們這款新芯片的旗艦用例包括為無人機(jī)創(chuàng)建低延遲、低功耗的防撞系統(tǒng)。在靠近雷達(dá)傳感器的地方進(jìn)行處理，我們的芯片可使雷達(dá)傳感系統(tǒng)更快、更準(zhǔn)確地區(qū)分正在接近的物體。反過來，這將使無人機(jī)幾乎可以立即對(duì)潛在的危險(xiǎn)情況做出反應(yīng)。” Ocket解釋說。“目前，我們正在探索一種方案，該方案以自主無人機(jī)為基礎(chǔ)，這些無人機(jī)依靠其車載攝像頭和雷達(dá)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行倉庫內(nèi)導(dǎo)航，在執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)與墻壁和架子保持安全距離。這項(xiàng)技術(shù)還可以用于許多其他用例，從機(jī)器人方案到自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）的部署，甚至健康監(jiān)控。”

“該芯片可以滿足業(yè)界對(duì)真正從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)個(gè)性化AI的超低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的需求。在創(chuàng)建過程中，我們召集了來自IMEC各個(gè)領(lǐng)域的專家，從培訓(xùn)算法的開發(fā)和以神經(jīng)科學(xué)為基礎(chǔ)的尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)到生物醫(yī)學(xué)和雷達(dá)信號(hào)處理，以及超低功耗數(shù)字芯片設(shè)計(jì)，IMEC做了大量研究工作，”IMEC物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知感知程序總監(jiān)Kathleen Philips 總結(jié)道。