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类脑智能研究的回顾与展望 被引量:121
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作者 曾毅 刘成林 谭铁牛 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期212-222,共11页
人工智能学科诞生以来,实现人类水平的智能系统便是本学科探索的长期目标.然而经历了近60年的发展,目前还没有任何一个通用智能系统能够接近人类水平:具有协同多种不同的认知能力;对复杂环境具备极强的自适应能力;对新事物、新环境具备... 人工智能学科诞生以来,实现人类水平的智能系统便是本学科探索的长期目标.然而经历了近60年的发展,目前还没有任何一个通用智能系统能够接近人类水平:具有协同多种不同的认知能力;对复杂环境具备极强的自适应能力;对新事物、新环境具备自主学习的能力等.随着脑与神经科学、认知科学的发展,在不同尺度观测各种认知任务下脑神经网络的部分活动并获取相关数据已成为可能.因此,受脑工作机制启发,发展类脑智能成为近年来人工智能与计算科学领域研究的热点.类脑智能是以计算建模为手段,受脑神经机制和认知行为机制启发并通过软硬件协同实现的机器智能.类脑智能系统在信息处理机制上类脑,认知行为和智能水平上类人,目标是使机器实现各种人类具有的多种认知能力及其协同机制,最终达到或超越人类智能水平.文中将从脑科学、认知科学、人工智能研究交叉的视角回顾与类脑智能研究有关的历史、现状与研究焦点,并展望该研究领域的发展方向、可能的应用领域及其潜在的深远影响. 展开更多
关键词 类脑智能 人工智能 认知计算 认知脑计算模型 类脑信息处理 智能机器人
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移动机器人的智能路径规划算法综述 被引量:68
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作者 王春颖 刘平 秦洪政 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第8期5-8,共4页
针对目前移动机器人路径规划所处的的环境复杂度高、随机性强等情况,难以有效地实现最优路径规划的问题,从移动机器人的实际应用出发,对点对点路径规划和遍历路径规划、全局路径规划和局部路径规划进行综述,对各类规划方法进行分析与归... 针对目前移动机器人路径规划所处的的环境复杂度高、随机性强等情况,难以有效地实现最优路径规划的问题,从移动机器人的实际应用出发,对点对点路径规划和遍历路径规划、全局路径规划和局部路径规划进行综述,对各类规划方法进行分析与归纳;重点分析强化学习算法的路径规划技术;针对目前路径规划算法存在的问题,提出类脑智能算法应用于路径规划的探索,同时给出路径规划在农业装备应用的新思路。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 强化学习 类脑智能
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脉冲神经网络研究进展综述 被引量:27
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作者 胡一凡 李国齐 +1 位作者 吴郁杰 邓磊 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期1-26,共26页
近年来,起源于计算神经科学的脉冲神经网络因其具有丰富的时空动力学特征、多样的编码机制、契合硬件的事件驱动特性等优势,在神经形态工程和类脑计算领域已得到广泛的关注.脉冲神经网络与当前计算机科学导向的以深度卷积网络为代表的... 近年来,起源于计算神经科学的脉冲神经网络因其具有丰富的时空动力学特征、多样的编码机制、契合硬件的事件驱动特性等优势,在神经形态工程和类脑计算领域已得到广泛的关注.脉冲神经网络与当前计算机科学导向的以深度卷积网络为代表的人工神经网络的交叉融合被认为是发展人工通用智能的有力途径.对此,回顾了脉冲神经网络的发展历程,将其划分为神经元模型、训练算法、编程框架、数据集以及硬件芯片等5个重点方向,全方位介绍脉冲神经网络的最新进展和内涵,讨论并分析了脉冲神经网络领域各个重点方向的发展机遇和挑战.希望本综述能够吸引不同学科的研究者,通过跨学科的思想交流与合作研究,推动脉冲神经网络领域的发展. 展开更多
关键词 脉冲神经网络 神经网络 类脑计算 神经形态计算 深度学习 人工通用智能
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类脑智能研究现状与发展思考 被引量:26
4
作者 徐波 刘成林 曾毅 《中国科学院院刊》 CSCD 2016年第7期793-802,共10页
近年来人工智能研究的许多重要进展反映了一个趋势:来自脑科学的启发,即使是局部的借鉴都能够有效地提升现有人工智能模型与系统的智能水平。然而,想要真正逼近乃至超越人类水平的人工智能,还需要对脑信息处理机制更为深入的研究和借鉴... 近年来人工智能研究的许多重要进展反映了一个趋势:来自脑科学的启发,即使是局部的借鉴都能够有效地提升现有人工智能模型与系统的智能水平。然而,想要真正逼近乃至超越人类水平的人工智能,还需要对脑信息处理机制更为深入的研究和借鉴。类脑智能研究的目标就是通过借鉴脑神经结构及信息处理机制,实现机制类脑、行为类人的下一代人工智能系统。文章从受脑启发的新一代人工神经网络、基于记忆、注意和推理的认知功能模型、基于生物脉冲神经网络的多脑区协同认知计算模型等角度,并结合研究团队在类脑智能领域的研究进展,论述类脑智能的研究进展、发展方向和对未来发展的思考。 展开更多
关键词 类脑智能 人工神经网络 记忆 注意和推理 脉冲神经网络 多脑区协同 自主学习
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人类脑科学研究计划的进展 被引量:23
5
作者 王东辉 吴菲菲 +3 位作者 王圣明 拜云虎 杨雁灵 王亚云 《中国医学创新》 CAS 2019年第7期168-172,共5页
理解大脑的工作机制是人类科学发展的终极命题,2013年欧盟和美国相继宣布投入大量资金开展新一轮的脑研究计划,我国也于2016年推出中国的脑研究计划。脑科学研究不仅是当下神经科学的研究前沿,更是解决神经精神疾病带来的日益增加的社... 理解大脑的工作机制是人类科学发展的终极命题,2013年欧盟和美国相继宣布投入大量资金开展新一轮的脑研究计划,我国也于2016年推出中国的脑研究计划。脑科学研究不仅是当下神经科学的研究前沿,更是解决神经精神疾病带来的日益增加的社会负担的突破口。本文总结了世界主要发达国家的脑研究计划进展,并重点介绍我国脑计划的布局、展开及优势,以期为广大科研工作者提供最新的脑科学研究国际动向和国内发展情况。 展开更多
关键词 脑计划 脑科学 类脑智能
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神经形态视觉传感器的研究进展及应用综述 被引量:19
6
作者 李家宁 田永鸿 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1258-1286,共29页
神经形态视觉传感器具有高时域分辨率、高动态范围、低数据冗余和低功耗等优势,近年来在自动驾驶、无人机视觉导航、工业检测及视觉监控等领域(尤其在涉及高速运动和极端光照等条件下)产生了巨大的应用前景.神经形态视觉是一个包含硬件... 神经形态视觉传感器具有高时域分辨率、高动态范围、低数据冗余和低功耗等优势,近年来在自动驾驶、无人机视觉导航、工业检测及视觉监控等领域(尤其在涉及高速运动和极端光照等条件下)产生了巨大的应用前景.神经形态视觉是一个包含硬件、软件、生物神经模型等的视觉感知系统,终极目标是模拟生物视觉感知结构与机理,以硅视网膜达到、扩展或超越人类智能.作为神经形态工程的重要分支,神经形态视觉是计算神经科学与计算机视觉领域的交叉学科与研究热点.本文从生物视觉采样模型、神经形态视觉传感器的采样模型及类型、视觉信号处理与特征表达、视觉任务应用等视角进行了系统性地回顾与综述,展望了该领域未来研究的技术挑战与可能发展方向,同时探讨了其对未来机器视觉和人工智能领域的潜在影响. 展开更多
关键词 类脑智能 人工智能 硅视网膜 仿生视觉 神经形态工程
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脉冲神经网络:模型、学习算法与应用 被引量:20
7
作者 程龙 刘洋 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期923-937,共15页
脉冲神经网络是目前最具有生物解释性的人工神经网络,是类脑智能领域的核心组成部分.首先介绍各类常用的脉冲神经元模型以及前馈和循环型脉冲神经网络结构;然后介绍脉冲神经网络的时间编码方式,在此基础上,系统地介绍脉冲神经网络的学... 脉冲神经网络是目前最具有生物解释性的人工神经网络,是类脑智能领域的核心组成部分.首先介绍各类常用的脉冲神经元模型以及前馈和循环型脉冲神经网络结构;然后介绍脉冲神经网络的时间编码方式,在此基础上,系统地介绍脉冲神经网络的学习算法,包括无监督学习和监督学习算法,其中监督学习算法按照梯度下降算法、结合STDP规则的算法和基于脉冲序列卷积核的算法3大类别分别展开详细介绍和总结;接着列举脉冲神经网络在控制领域、模式识别领域和类脑智能研究领域的应用,并在此基础上介绍各国脑计划中,脉冲神经网络与神经形态处理器相结合的案例;最后分析脉冲神经网络目前所存在的困难和挑战. 展开更多
关键词 脉冲神经网络 脉冲神经元模型 学习算法 STDP规则 类脑智能 神经形态处理器
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多媒体技术研究:2015——类脑计算的研究进展与发展趋势 被引量:18
8
作者 黄铁军 施路平 +3 位作者 唐华锦 潘纲 陈云霁 于俊清 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2016年第11期1411-1424,共14页
目的类脑计算,是指仿真、模拟和借鉴大脑神经网络结构和信息处理过程的装置、模型和方法,其目标是制造类脑计算机和类脑智能。方法类脑计算相关研究已经有20多年的历史,本文从模拟生物神经元和神经突触的神经形态器件、神经网络芯片、... 目的类脑计算,是指仿真、模拟和借鉴大脑神经网络结构和信息处理过程的装置、模型和方法,其目标是制造类脑计算机和类脑智能。方法类脑计算相关研究已经有20多年的历史,本文从模拟生物神经元和神经突触的神经形态器件、神经网络芯片、类脑计算模型与应用等方面对国内外研究进展和面临的挑战进行介绍,并对未来的发展趋势进行展望。结果与经典人工智能符号主义、连接主义、行为主义以及机器学习的统计主义这些技术路线不同,类脑计算采取仿真主义:结构层次模仿脑(非冯·诺依曼体系结构),器件层次逼近脑(模拟神经元和神经突触的神经形态器件),智能层次超越脑(主要靠自主学习训练而不是人工编程)。结论目前类脑计算离工业界实际应用还有较大差距,这也为研究者提供了重要研究方向与机遇。 展开更多
关键词 类脑计算 神经形态计算 类脑智能 神经形态器件 神经网络芯片 脉冲神经网络
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脉冲神经网络研究现状及展望 被引量:18
9
作者 张铁林 徐波 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1767-1785,共19页
脉冲神经网络(Spiking Neural Network,SNN)包含具有时序动力学特性的神经元节点、稳态-可塑性平衡的突触结构、功能特异性的网络环路等,高度借鉴了生物启发的局部非监督(如脉冲时序依赖可塑性、短时突触可塑性、局部稳态调节等)、全局... 脉冲神经网络(Spiking Neural Network,SNN)包含具有时序动力学特性的神经元节点、稳态-可塑性平衡的突触结构、功能特异性的网络环路等,高度借鉴了生物启发的局部非监督(如脉冲时序依赖可塑性、短时突触可塑性、局部稳态调节等)、全局弱监督(如多巴胺奖赏学习、基于能量的函数优化等)的生物优化方法,因此具有强大的时空信息表征、异步事件信息处理、网络自组织学习等能力.SNN的研究属于交叉学科,将深入融合脑科学和计算机科学,因此对其研究也可以主要分为两大类:一类是以更好地理解生物系统为最终目的;另一类是以追求卓越计算性能为优化目标.本文首先对当前这两大类SNN的研究进展、研究特点等进行分析,重点介绍基于Spike的多类异步信息编码、基于Motif分布的多亚型复杂网络结构、多层时钟网络自组织计算、神经形态计算芯片的软硬结合等.同时,介绍一种融合生物多尺度、多类型神经可塑性的高效SNN优化策略,使得SNN中的信度分配可以从宏观尺度有效覆盖到微观尺度,如全部的网络输出、网络隐层状态、局部的各个神经节点等,并部分解答生物系统是如何通过局部参数的调优而实现全局网络优化的问题.这将不仅为现有人工智能模型提高其认知能力指明一种可能的生物类优化方向,还为反向促进生命科学中生物神经网络的可塑性研究新发现提供启发.本文认为,脉冲神经网络的发展目标不是构建人工神经网络的生物版本替代品,而是通过突破生物启发的多尺度可塑性优化理论,去粗取精,最终实现具有生物认知计算特色的新一代高效脉冲神经网络模型,使其有望获得更快的学习速度、更小的能量消耗、更强的适应性和更好的可解释性等. 展开更多
关键词 脉冲神经网络 类脑智能 多尺度神经可塑性 认知计算
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脑科学的未来 被引量:14
10
作者 蒲慕明 《心理学通讯》 2019年第2期80-83,共4页
本文阐述了国际学术界关注的脑科学关键问题。介绍有关中国脑科学计划“一体两翼”的内容以及脑科学未来发展的3个方向:理解脑、保护脑、模拟脑。同时也对当今脑科学研究总体状况进行了评论。
关键词 脑科学 脑计划 类脑智能 神经科学
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2022年脑科学与类脑智能发展态势 被引量:8
11
作者 张学博 袁天蔚 +3 位作者 张丽雯 朱成姝 熊燕 阮梅花 《生命科学》 CSCD 北大核心 2023年第1期9-17,共9页
脑科学是理解人和自然的“终极疆域”,现已成为重要的科学和技术前沿领域之一。该文主要从研究计划、研究进展、产品研发与产业发展的视角分析2022年脑科学与类脑智能领域的进展,并对未来发展趋势加以展望。2022年,美国、中国等国家/地... 脑科学是理解人和自然的“终极疆域”,现已成为重要的科学和技术前沿领域之一。该文主要从研究计划、研究进展、产品研发与产业发展的视角分析2022年脑科学与类脑智能领域的进展,并对未来发展趋势加以展望。2022年,美国、中国等国家/地区的脑计划取得较大进展;在脑图谱绘制、脑发育与脑认知功能解析、脑疾病机制探索及类脑智能技术与产品开发方面取得重要研究突破;脑疾病药物研发管线丰富,将推动相关产业快速发展。未来,借助各类新技术,研究人员将在多尺度解析脑认知功能,识别其中的功能障碍,开发出多种有效的脑疾病治疗药物;脑科学与人工智能等领域相互借鉴,推动类脑智能领域快速发展并广泛应用;数据治理和伦理安全的突破有助于脑科学与类脑智能研究的良性发展。 展开更多
关键词 脑图谱 类脑智能 脑疾病 脑机接口
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Artificial Intelligence in Healthcare and Medicine:Promises,Ethical Challenges and Governance 被引量:9
12
作者 关健 《Chinese Medical Sciences Journal》 CAS CSCD 2019年第2期76-83,共8页
Artificial intelligence (AI) is rapidly being applied to a wide range of fields,including medicine,and has been considered as an approach that may augment or substitute human professionals in primary healthcare.Howeve... Artificial intelligence (AI) is rapidly being applied to a wide range of fields,including medicine,and has been considered as an approach that may augment or substitute human professionals in primary healthcare.However,AI also raises several challenges and ethical concerns.In this article,the author investigates and discusses three aspects of AI in medicine and healthcare:the application and promises of AI,special ethical concerns pertaining to AI in some frontier fields,and suggestive ethical governance systems.Despite great potentials of frontier AI research and development in the field of medical care,the ethical challenges induced by its applications has put forward new requirements for governance.To ensure “trustworthy” AI applications in healthcare and medicine,the creation of an ethical global governance framework and system as well as special guidelines for frontier AI applications in medicine are suggested.The most important aspects include the roles of governments in ethical auditing and the responsibilities of stakeholders in the ethical governance system. 展开更多
关键词 artificial intelligence medical ETHICS ETHICAL GOVERNANCE machine learning brain-computer interaction brain-inspired computer ROBOTS biohybrids
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神经科学和类脑人工智能发展:新进展、新趋势 被引量:10
13
作者 张学博 阮梅花 +6 位作者 袁天蔚 王慧媛 刘晓 韩雪 傅璐 熊燕 张旭 《生命科学》 CSCD 北大核心 2020年第10期993-1013,共21页
神经科学研究有助于深入理解大脑,加速推动神经系统疾病治疗手段和策略的开发以及相关产业的发展。同时,神经科学与计算科学、信息科学、人工智能等领域的交叉融合还将推动类脑智能的发展。该文基于中国神经科学学会"神经科学方向... 神经科学研究有助于深入理解大脑,加速推动神经系统疾病治疗手段和策略的开发以及相关产业的发展。同时,神经科学与计算科学、信息科学、人工智能等领域的交叉融合还将推动类脑智能的发展。该文基于中国神经科学学会"神经科学方向预测及技术路线图研究"项目对神经科学和类脑智能国内外发展态势的系统总结,进一步分析了各国脑计划实施过程中的调整和变化;总结了近几年脑图谱绘制、脑区神经环路解析、脑疾病机理研究等方面的重要成果,以及相关技术进展;梳理了国内外神经技术企业的重点研发方向和投融资情况,并展望了该领域的发展趋势及其潜在影响。 展开更多
关键词 神经科学 脑科学 类脑智能 交叉融合
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智能时代的脑科学与类脑智能研究
14
作者 张旭 《中国科学院院刊》 CSCD 北大核心 2024年第5期840-850,共11页
以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱,近10多... 以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱,近10多年来神经科学研究致力于系统性地解析神经系统的神经元类型和神经结构连接,在单细胞转录组分析、神经网络结构示踪等技术推动下取得了阶段性进展。解析人类大脑这一最为复杂的信息和智能系统,会启迪类脑智能理论和类脑智能技术,即脑科学/神经科学启发的智能理论和技术。在智能时代,脑科学研究的多学科交叉研究范式促使脑机接口、类脑智能计算等类脑智能研究领域加入脑科学。脑机接口的神经解码和编码技术为绘制人脑功能神经网络图谱提供了重要的功能研究技术和方法,并且可探索在脑疾病临床诊治上的应用。类脑计算正成为脑科学研究的一种新范式,借鉴脑处理信息和学习的基本原理发展高能效、高速和智能的新型类脑计算系统,利用发展的类脑计算系统可以加速发展脑模拟和数字大脑,促进理解大脑运行机制和治疗脑疾病,发展数字脑科学和脑医学。新近出现的脉冲神经网络智能处理器为构建大规模类脑智能计算系统奠定了基础,未来类脑超级算力极可能超过人类大脑算力,影响智能科技变革和人类社会发展。 展开更多
关键词 神经科学 脑成像 脑功能神经网络图谱 脑机接口 类脑智能 类脑计算 脉冲神经网络芯片 类脑处理器(BPU)
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新一代人工智能十问十答 被引量:9
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作者 李德毅 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期827-833,共7页
新一代人工智能是我国在全球第一个面向2030年提出的国家重大发展战略。如何认识新一代人工智能和传统人工智能的不同,了解其内涵、外延、技术特征以及发展目标,从而更好地凝聚研发队伍,是实现这一战略的重要保证。本文围绕新一代人工... 新一代人工智能是我国在全球第一个面向2030年提出的国家重大发展战略。如何认识新一代人工智能和传统人工智能的不同,了解其内涵、外延、技术特征以及发展目标,从而更好地凝聚研发队伍,是实现这一战略的重要保证。本文围绕新一代人工智能的技术内核,提出十个主要问题,自问自答,大问小答,指出新一代人工智能将从传统的计算机智能跃升为无意识的类脑智能,是人类智能的体外延伸,不涉及生命和意识,由人赋予意图,通过有指导的传承学习和自主学习,能够与时俱进地解释、解决新的智力问题,形成有感知、有认知、有行为、可交互、会学习、自成长的新一代人工智能—智能机器。 展开更多
关键词 类脑智能 注意机制 记忆智能 交互认知 认知的螺旋
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机器人类脑智能研究综述
16
作者 王瑞东 王睿 +1 位作者 张天栋 王硕 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1485-1501,共17页
传统机器人经过长时间的研究和发展,已经在生产和生活的多个领域得到了广泛的应用,但在复杂多变的环境中依然缺乏与真实生物类似的灵活性、稳定性和适应能力.类脑智能作为一种新型的机器智能,使用计算建模的方法模拟生物神经系统的各类... 传统机器人经过长时间的研究和发展,已经在生产和生活的多个领域得到了广泛的应用,但在复杂多变的环境中依然缺乏与真实生物类似的灵活性、稳定性和适应能力.类脑智能作为一种新型的机器智能,使用计算建模的方法模拟生物神经系统的各类特性,进而实现对各类信息的推理和决策,近年来受到了学术界的广泛关注.鉴于此,综述了国内外面向机器人系统的类脑智能研究现状,并对类脑智能方法在机器人感知、决策和控制三个研究方向的成果进行了整理、归纳和分析,最后从软硬件层面分别指出了机器人类脑智能目前存在的主要问题和未来的发展方向. 展开更多
关键词 机器人 类脑机器人 类脑智能 脉冲神经网络
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Brain-inspired Intelligent Robotics:Theoretical Analysis and Systematic Application 被引量:3
17
作者 Hong Qiao Ya-Xiong Wu +2 位作者 Shan-Lin Zhong Pei-Jie Yin Jia-Hao Chen 《Machine Intelligence Research》 EI CSCD 2023年第1期1-18,共18页
Traditional joint-link robots have been widely used in production lines because of their high precision for single tasks.With the development of the manufacturing and service industries,the requirement for the compreh... Traditional joint-link robots have been widely used in production lines because of their high precision for single tasks.With the development of the manufacturing and service industries,the requirement for the comprehensive performance of robotics is growing.Numerous types of bio-inspired robotics have been investigated to realize human-like motion control and manipulation.A study route from inner mechanisms to external structures is proposed to imitate humans and animals better.With this idea,a brain-inspired intelligent robotic system is constructed that contains visual cognition,decision-making,motion control,and musculoskeletal structures.This paper reviews cutting-edge research in brain-inspired visual cognition,decision-making,motion control,and musculoskeletal systems.Two software systems and a corresponding hardware system are established,aiming at the verification and applications of next-generationbrain-inspired musculoskeletal robots. 展开更多
关键词 brain-inspired intelligent robot software and hardware decision making muscle control cognitive intelligence.
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脉冲视觉研究进展 被引量:6
18
作者 黄铁军 余肇飞 +4 位作者 李源 施柏鑫 熊瑞勤 马雷 王威 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期1823-1839,共17页
视频是视觉信息处理的基础概念,传统视频的帧率只有几十Hz,不能记录光的高速变化过程,成为限制机器视觉速度的天花板,其根本原因在于视频概念脱胎于胶片成像,未能发挥电子和数字技术的潜力。脉冲视觉模型通过感光器件捕获光子,累积能量... 视频是视觉信息处理的基础概念,传统视频的帧率只有几十Hz,不能记录光的高速变化过程,成为限制机器视觉速度的天花板,其根本原因在于视频概念脱胎于胶片成像,未能发挥电子和数字技术的潜力。脉冲视觉模型通过感光器件捕获光子,累积能量达到约定阈值时产生脉冲,形成脉冲的时间越长,表明收到的光信号越弱,反之光信号越强,据此可估计任意时刻的光强,从而实现连续成像。采用普通器件,研制了比影视视频快千倍的超高速成像芯片和相机,进而基于脉冲神经网络实现了超高速目标检测、跟踪和识别,打破了机器视觉提速依赖算力线性增长的传统范式。本文从脉冲视觉模型表达视觉信息的生物学基础和物理原理出发,介绍了脉冲视觉原理的软件模拟器及其模拟真实世界光子传播的计算过程,描述了基于脉冲视觉原理的高灵敏光电传感器件及芯片的工作机理和结构设计、基于脉冲视觉的影像重建原理以及脉冲视觉信号与普通图像信号融合的计算摄像算法与计算摄像系统,介绍了基于脉冲神经网络的超高速运动目标检测、跟踪与识别,通过对比国际国内相关研究内容和发展现状,展望了脉冲视觉的发展与演进方向。脉冲视觉芯片和系统在工业(高铁、电力和轮机等不停机监测,智能制造高速监视等)、民用(高速相机、智能交通、辅助驾驶、司法取证和体育判罚等)以及国防(高速对抗)等领域都具有巨大应用潜力,是未来值得重点关注和研究的一个重要方向。 展开更多
关键词 脉冲视觉 脉冲神经网络 视觉信息处理 类脑视觉 人工智能
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神经形态器件研究进展与未来趋势 被引量:7
19
作者 王洋昊 刘昌 +1 位作者 黄如 杨玉超 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期904-915,共12页
大数据时代的信息爆炸、摩尔定律的逐渐减缓和"万物互联"的最终愿景使得发展高性能的非传统计算迫在眉睫. 21世纪以来,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注.其中,具有独特物理机制的神经... 大数据时代的信息爆炸、摩尔定律的逐渐减缓和"万物互联"的最终愿景使得发展高性能的非传统计算迫在眉睫. 21世纪以来,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注.其中,具有独特物理机制的神经形态器件是神经形态计算硬件的基本组成单元,对新型非冯·诺依曼架构芯片的研发乃至类脑智能的最终实现都具有重要意义.本文重点介绍了神经形态器件的研究进展和未来研发的趋势.研究低功耗的神经形态器件与集成方法,提高突触器件的线性度、对称性和开关比以及从动力学角度模拟生物启发的神经系统是该领域的研究热点. 展开更多
关键词 神经形态器件 类脑计算 人工智能 人工突触 人工神经元 忆阻器
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脉冲强化学习算法研究综述 被引量:2
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作者 陈鼎 黄杨茹 +2 位作者 彭佩玺 黄铁军 田永鸿 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2132-2160,共29页
借助人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN),深度强化学习在游戏、机器人等复杂控制任务中取得了巨大的成功.然而,在认知能力与计算效率等方面,深度强化学习与大脑中的奖励学习机制相比仍存在着巨大的差距.受大脑中基于脉冲的通... 借助人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN),深度强化学习在游戏、机器人等复杂控制任务中取得了巨大的成功.然而,在认知能力与计算效率等方面,深度强化学习与大脑中的奖励学习机制相比仍存在着巨大的差距.受大脑中基于脉冲的通信方式启发,脉冲神经网络(Spiking Neural Network,SNN)使用拟合生物神经元机制的脉冲神经元模型进行计算,具有处理复杂时序数据的能力、极低的能耗以及较强的鲁棒性,并展现出了持续学习的潜力.在神经形态工程以及类脑计算领域中,SNN受到了广泛的关注,被誉为是新一代的神经网络.通过将SNN与强化学习相结合,脉冲强化学习算法被认为是发展人工大脑的一个可行途径,并能够有效解释生物大脑中的发现.作为神经科学与人工智能的交叉学科,脉冲强化学习算法涵盖了一大批杰出的研究工作.根据对不同领域的侧重,这些研究工作主要可以分为两大类:一类是以更好地理解大脑中的奖励学习机制为目的,用于解释动物实验中的发现,并对大脑学习进行仿真,例如R-STDP学习规则;另一类则是以实际控制任务中的性能、功耗等具体指标为导向,用作人工智能的一种鲁棒且低能耗的解决方案,在机器人、自主控制等领域具有巨大的应用潜力.本文首先介绍了脉冲强化学习算法的基础(即脉冲神经网络以及强化学习),然后对当前这两大类脉冲强化学习算法的研究特点与研究进展等进行分析.对于第一类算法,本文重点分析了利用三因素学习规则实现的强化学习算法,并回顾了其生理学背景以及具体实现方式.根据在训练过程中是否使用ANN,本文将第二类算法分为依托ANN实现的脉冲强化学习算法与基于脉冲的直接强化学习算法,并率先对这一脉冲强化学习算法的最新进展进行了系统性的梳理与分析,同时全面展示了在深度强化学习算法中应用SNN的不 展开更多
关键词 脉冲神经网络 强化学习 类脑智能 人工智能 神经形态工程
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