(1) 在神经元模型的讲授过程中,通过讲解神经元计算的复杂性,强调大规模神经元网络建模的重要性。在课堂上介绍了各国类脑智能计算方面的发展计划,如:美国的BRAIN Initiative,该计划旨在绘制包括近1000亿个神经元、100万亿个突触的人脑活动图谱(Brain Activity Map,BAM);欧盟的human brain project,这一项目由15个欧洲国家参与,旨在开发信息和通信技术平台,致力于神经信息学、大脑模拟、高性能计算、医学信息学、神经形态的计算和神经机器人研究。如今,“中国脑计划”的启动,使中国成为继美国、欧盟和日本之后,第四个推出脑科学研究计划的国家。中国脑计划提出“一体两翼”的发展策略,“以脑认知原理为主体,以类脑计算与脑机智能、脑重大疾病诊治为两翼,搭建关键技术平台,抢占脑科学前沿研究制高点”——这在《“十三五”国家科技创新规划》中被明确提到。通过这些介绍激发学生对脑科学研究的兴趣,强调国内学者的贡献,激发学生爱国情节。
图1上图:美国脑计划;下图:欧盟脑计划
图2 中国脑计划
(2)在多尺度神经网络的建模方法讲授中,强调类脑智能的重要性,介绍近几年国内在该领域的发展状况。清华大学类脑计算研究中心施路平团队研发的新型人工智能芯片“天机芯(Tianjic)”。这是世界首款异构融合类脑芯片,实现了中国在芯片和人工智能两大领域《自然》论文的零突破。用于展示“天机芯”性能的平台,是在清华大学操场上“撒欢”的一辆自行车。这是一辆无人驾驶的自行车。试验中,无人驾驶自行车不仅可以识别语音指令、实现自平衡控制,还可以自行越过路面的小凸起,不会因失去平衡而摔倒,还能探测和跟踪前方行人,并自动避障。这体现了它的动态感知、目标探测、过障、自主决策等能力。现在,“天机芯”已研发到第三代。2015年问世的第一代“天机芯”110纳米,只是个小样(DEMO);2017年制成的第二代“天机芯”28纳米,由156个功能核心FCore组成,包含约4万个神经元和1千万个突触。这也是登上本次《自然》封面文章的芯片。与当前世界先进的IBMTrueNorth芯片相比,二代“天机芯”功能更全、灵活性和扩展性更好,密度提升20%,速度提高至少10倍,带宽提高至少100倍。通过这些介绍激发了学生对类脑智能的兴趣,强调类脑芯片在科技强国中的重要性,鼓励学生创新精神。
图3 “天机芯”登上国际顶级学术期刊《自然》杂志封面