北京時間5月30日

　　清華大學2項最新科研成果

　　同時發表於《自然》(Nature)

　　清華大學依托精密儀器係的

　　類腦計算研究中心施路平教授團隊

　　提出一種基於視覺原語的

　　互補雙通路類腦視覺感知新範式

　　研製出世界首款

　　類腦互補視覺芯片“天眸芯”

　　基於該研究成果的論文

　　《麵向開放世界感知

　　具有互補通路的視覺芯片》

　　(A Vision Chip with Complementary Pathways for Open-world Sensing)

　　被作為本期《自然》(Nature)雜誌

　　封麵文章

　　這是該團隊

　　繼異構融合類腦計算“天機芯”後

　　第二次登上 Nature 雜誌封麵

　　標誌著中國在類腦計算和類腦感知方向

　　取得重要突破

　　2024年5月30日 Nature 雜誌封麵

Nature 網站論文截圖

　　中國科學院院士

　　清華大學交叉信息研究院教授段路明

　　帶領研究組首次實現

　　基於數百離子量子比特的量子模擬計算

　　該成果研究論文

　　《具有單比特分辨率的

　　數百囚禁離子二維量子模擬器》

　　(A site-resolved two-dimensional quantum simulator with hundreds of trapped ions)

　　在 Nature 官網在線發表

　　被 Nature 審稿人稱為

　　“量子模擬領域的巨大進步”

　　“值得關注的裏程碑”

Nature 網站論文截圖

　　高速、高精度、高動態視覺感知

　　賦能“天眸芯”!

　　視覺感知

　　作為智能無人係統

　　獲取信息的核心途徑

　　發揮著至關重要的作用

　　但在複雜多變且不可預測的環境中

　　實現高效、精確且魯棒的視覺感知

　　依然是一個艱巨的挑戰

　　傳統視覺感知芯片

　　由於受到“功耗牆”“帶寬牆”的限製

　　在應對極端場景時

　　往往麵臨失真、失效或高延遲的問題

　　嚴重影響了係統的穩定性和安全性

“天眸芯”研究團隊合影

　　為了克服這些挑戰

　　精儀係類腦計算研究團隊

　　聚焦類腦視覺感知芯片技術

　　提出了一種基於視覺原語的

　　互補雙通路類腦視覺感知新範式

　　借鑒人類視覺係統的基本原理

　　模仿人類視覺係統的特征

　　形成兩條

　　優勢互補、信息完備的視覺感知通路

　　類腦互補視覺感知芯片“天眸芯”

　　基於這一新範式

　　團隊進一步研製出了

　　世界首款類腦互補視覺芯片“天眸芯”

　　在極低的帶寬(降低90%)和功耗代價下

　　實現了每秒10000幀的高速、10bit的高精度

　　130dB的高動態範圍的視覺信息采集

類腦計算研究中心施路平教授(右一)和趙蓉教授(左二)指導學生實驗

　　基於該芯片

　　團隊還自主研發了高性能軟件和算法

　　並在開放環境車載平台上進行了性能驗證

　　在多種極端場景下

　　該係統實現了

　　低延遲、高性能的實時感知推理

　　在智能無人係統領域展現了巨大應用潛力

自動駕駛感知演示平台

　　世界首次!

　　實現最大規模具有單比特分辨率的

　　多離子量子模擬計算

　　離子阱係統

　　被認為是最有希望實現大規模量子模擬

　　和量子計算的物理係統之一

　　多個實驗驗證了

　　離子量子比特的高精密相幹操控

　　該係統的規模化被認為是主要挑戰

交叉信息研究院段路明研究組合影

　　交叉信息研究院段路明研究組

　　利用低溫一體化離子阱技術

　　和二維離子陣列方案

　　大規模擴展離子量子比特數

　　提高離子陣列穩定性

　　首次實現

　　512離子二維陣列的穩定囚禁和邊帶冷卻

　　並首次對300離子

　　實現可單比特分辨的量子態測量

　　實驗獲得512離子二維陣列圖像

　　與典型300離子單點分辨測量結果

　　研究人員進而利用

　　300個離子量子比特實現可調耦合的

　　長程橫場伊辛模型的量子模擬計算

　　長程橫場伊辛模型

　　是一類重要的量子多體模型

　　有助於理解

　　量子信息、凝聚態物理等領域的基本問題

　　也可用於求解優化問題等現實應用

　　典型300離子長程橫場伊辛模型量子模擬計算結果

　　該工作實現了

　　國際上最大規模

　　具有單比特分辨率的多離子量子模擬計算

　　將該研究組保持的

　　離子量子比特數國際記錄(61離子)

　　往前推進了一大步

　　首次實現

　　基於二維離子陣列的大規模量子模擬

段路明院士(右一)指導學生實驗

　　研究人員還對該模型的動力學演化

　　進行量子模擬計算

　　300個離子量子比特同時工作時

　　所能執行的計算複雜度達到2的300次方

　　超越經典計算機的直接模擬能力

　　該實驗係統為進一步研究

　　多體非平衡態量子動力學

　　這一重要難題提供了強大的工具

　　科研之路，永無止境

　　清華人行健不息

　　在追求卓越中開拓創新

　　續寫科研新篇

　　綜合|精儀係 交叉信息院 Nature

　　攝影|張兆基 賈桂昊