国家标准计划《智能计算 类脑计算 参考架构》由 SWG32(全国智能计算标准化工作组)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 浙江大学 、之江实验室 、成都时识科技有限公司 、北京灵汐科技有限公司 、中国电子科技南湖研究院 、深圳市九天睿芯科技有限公司 、上海新氦类脑智能科技有限公司 、清华大学 、北京大学 、复旦大学 、厦门大学 、华中科技大学 、航天科工集团智能科技研究院有限公司 、中国科学院微电子研究所 、中国科学院自动化研究所 、中国科学院软件研究所 、中国科学院半导体研究所 、中电海康集团有限公司 。
35 信息技术、办公机械 |
35.020 信息技术(IT)综合 |
目前,通用计算机技术正面临两个重要瓶颈,一是摩尔定律逼近物理极限,二是冯·诺依曼架构的“存储墙”、“功耗墙”等问题严重。
类脑计算技术借鉴脑神经系统的结构和信息处理模式,是解决当前计算瓶颈的重要方案。
在战略层面,类脑科学研究是当前全球科技竞争的重要焦点之一,美国、欧洲、日本相继启动了各自的脑科学计划,我国也于2016年正式启动“中国脑计划”,出台了相关发展规划,布局类脑智能计算理论和类脑计算芯片、类脑计算系统等技术研究。
市场层面,根据QYResearch发布的类脑计算芯片市场现状及未来发展趋势,预计2029年全球类脑智能芯片规模将达到26.65亿美元,中国类脑智能芯片市场规模将达到1.78亿美元。
综上可见,类脑计算是新一代非冯·诺依曼架构智能计算技术的核心之一,其战略地位高、市场潜力强。
然而,现有类脑计算系统的研发工作大多聚焦于具体的芯片、工具链、应用和算法实现,忽略了从整体协作层面,对类脑计算的各层级以及层级内的各组件进行定义和规范,导致以下问题:1)类脑计算软硬件的兼容性差,新型芯片架构需要配套定制化的软件、硬件、工具链等,对系统各组件的技术研发与更新迭代造成明显阻力;2)类脑计算的整体架构中,各层级以及内部组件的功能、性能等需求不明确、不规范,不利于系统化的设计与实现,易导致功能的重复、缺失或冲突,或形成严重性能瓶颈,进而影响类脑计算的整体质量;3)类脑计算相关技术耦合度高,产业链上不同环节的人员都需要较全面地了解类脑计算的专业知识,学习成本高,导致资源浪费和效率低下。
因此,需要制定类脑计算参考架构的相关标准,在整体框架层面对类脑计算进行规范。
本标准旨在定义类脑计算参考架构,规范用户的活动、角色等,以及类脑计算系统的层次结构及各层包含的功能,用以明确不同层间的功能划分与协作规范,确保类脑计算各个组件和整体系统在发展的同时保持较高的兼容性和整体质量,从而为类脑计算的核心技术和软硬件生态的发展扩大打下基础。
本标准规范了类脑计算参考架构,包括用户视图和功能视图。前者规范了类脑计算各方的角色、活动;后者包括整体系统架构、应用开发层、软件运行层、硬件系统层、跨层功能。本标准适用于类脑计算的应用与管理、解决方案开发、软硬件系统开发、生态合作与支持等。 本标准主要技术内容包括: 1) 类脑计算参考架构用户视图:描述了类脑计算的参与方、角色、活动等实体,规范了类脑计算各类参与方/角色和活动的基本内容和关联,参与方主要包括类脑计算系统供应方、类脑计算解决方案供应方、类脑计算应用使用方和类脑计算生态合作方,活动主要包括类脑计算软硬件系统开发、类脑计算解决方案开发、类脑计算使用、类脑计算生态发展支持。 2) 类脑计算参考架构功能视图:规范了类脑计算系统的整体系统架构和其包含的4层结构,并提出了基本功能和技术要求,层级包括:应用开发层、软件运行层、硬件系统层、跨层功能。其中,应用开发层包括:类脑数据集、类脑学习算法、类脑应用开发模型、类脑编译;软件运行层包括:类脑应用运行时环境和类脑操作系统;硬件系统层包括:体系结构、类脑处理芯片、类脑感知芯片、类脑器件;跨层功能包括:测试方法、性能指标、安全隐私、数据格式、兼容性、监控、建设维护等。