天眸芯 | 全球首款人工智能类脑互补视觉芯片

近日，清华大学精密仪器系的类脑计算研究中心施路平教授团队，提出一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式，研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”。

基于该研究成果的论文《面向开放世界感知、具有互补通路的视觉芯片》（A Vision Chip with Complementary Pathways for Open-world Sensing）作为封面文章，登上5月30日的《自然》杂志。

5月30日的《自然》杂志封面

这是该团队继异构融合类脑计算“天机芯”后第二次登上 《自然》 杂志封面，标志着在类脑计算和类脑感知两个方向上均取得重要突破。

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世界首款类脑互补视觉芯片

在开放世界中，智能系统不仅要处理庞大的数据量，还需要应对各种“长尾问题”，如自动驾驶中面临的突发危险、出入隧道的剧烈光线变化、夜间强闪光干扰等。

在这类任务上，传统视觉感知芯片由于受到“功耗墙”和“带宽墙”的限制，往往面临失真、失效或高延迟的问题，严重影响系统的稳定性和安全性。

为了克服这些挑战，清华大学精密仪器系类脑计算研究中心聚焦类脑视觉感知芯片技术，提出了一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。

类脑互补视觉感知芯片“天眸芯”

该范式借鉴了人类视觉系统的基本原理，将开放世界的视觉信息拆解为基于视觉原语的信息表示，并通过有机组合这些原语，模仿人视觉系统的特征，形成两条优势互补、信息完备的视觉感知通路。

基于这一新范式，团队进一步研制出了世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，在极低的带宽和功耗代价下，实现了每秒10000帧的高速、10bit的高精度、130dB的高动态范围的视觉信息采集，不仅突破了传统视觉感知范式的性能瓶颈，而且能够高效应对各种极端场景，确保系统的稳定性和安全性。

基于“天眸芯”，团队还自主研发了高性能软件和算法，并在开放环境车载平台上进行了性能验证。在多种极端场景下，该系统实现了低延迟、高性能的实时感知推理，展现了其在智能无人系统领域的巨大应用潜力。

天眸芯的成功无疑是智能感知芯片领域的一个重大突破。它不仅为新一代 AI 技术的发展提供了算力支持，更为自动驾驶、具身智能等重要应用开辟了新的道路。

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元贝贝INITIAL AI感知芯片

元贝贝科技聚焦光纤传感芯片技术研发出“INITIAL AI感知芯片”，基于光纤物理感知特性，利用光通过光纤微弯效应的光物理变化来计算心跳、呼吸的微动作，通过感应婴幼儿心跳和呼吸时产生的振动信号达到获取体征数据的能力。

基于这一技术创新，元贝贝科技将自研的光纤传感技术搭载在微态零感光纤传感器上，实现微风吹过也能精准感知，轻如鸿毛也能微态感知，轻松获取婴幼儿细微的心率、呼吸变化，精准抓取异常情况并实时预警。

微态零感光纤传感器灵敏度测试实验

同时元贝贝科技自主研发了高性能软件（元贝贝APP）和INITIAL AI感知算法，传感器通过EMC检测报告以及《无线电发射设备型号核准证》SRRC，符合安全无辐射照护宝宝的环境标准（芯片不发射信号，光纤本身也没有辐射）。

元贝贝科技不仅创新了传统体征数据采集方式，而且能够结合智能摄像头、哭声传感器等多模态监测设备，基于深度神经网络算法技术，监测和管理婴幼儿的安全和健康风险，保障婴幼儿的日常安全照护和健康生长发育。

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贝护•人工智能照护系统

在孕产妇和婴幼儿的日常照护中，妇幼医院不仅要关注孕产妇的产前、产中护理，保障孕产妇及新生儿的生命安全和健康，还需要关注孕产妇的产后康复以及婴幼儿的健康生长发育。

但在实际情况中，传统医疗服务因为“人力资源紧张”和“新生儿数量众多”的情况，往往面临无法第一时间发现新生儿异常情况和产妇产后身体变化的问题，严重影响母婴健康问题的早期发现和提前干预。

为了帮助公立/私立医院解决能够实时了解婴幼儿的生命健康情况，及时发现婴幼儿的安全潜在风险（如心率呼吸异常情况，哭闹、窒息、捂鼻、趴睡、呛奶等突发情况等），元贝贝科技将搭载了INITIAL AI感知芯片的微态零感光纤传感器落地应用在“贝护•人工智能照护系统”产品中。

贝护•人工智能照护系统

2024年3月，浙大妇院母婴照护中心引入“贝护•人工智能照护系统”，截止5月底，及时发现婴儿吐奶15次，夜晚监测发现婴儿心率超过170以上的异常情况4次，为婴幼儿的日常安全照护和健康生长发育提供了人工和AI的双重守护。

“贝护•人工智能照护系统”能够帮助医院及医疗机构、托育中心、月子中心等减轻人力成本负担和安全监护焦虑，同时可以让其在第一时间内调度辖区内医护力量实现安全应急处理。

清华大学的天眸芯进一步完善了类脑智能生态；而元贝贝科技的INITIAL AI感知芯片在母婴健康垂直领域增加了智能AI照护，搭载在无毒无辐射、非侵入非穿戴非接触的智能监测设备上，推动了数智母婴照护的新方式，两者不断有力地推动了通用人工智能的发展进程。