北京时间5月30日

　　清华大学2项最新科研成果

　　同时发表于《自然》（Nature）

　　清华大学依托精密仪器系的

　　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)

　　被作为本期《自然》(Nature)杂志

　　封面文章

　　这是该团队

　　继异构融合类脑计算“天机芯”后

　　第二次登上 Nature 杂志封面

　　标志着中国在类脑计算和类脑感知方向

　　取得重要突破

　　2024年5月30日 Nature 杂志封面

　　Nature 网站论文截图

　　中国科学院院士

　　清华大学交叉信息研究院教授段路明

　　带领研究组首次实现

　　基于数百离子量子比特的量子模拟计算

　　该成果研究论文

　　《具有单比特分辨率的

　　数百囚禁离子二维量子模拟器》

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

　　在 Nature 官网在线发表

　　被 Nature 审稿人称为

　　“量子模拟领域的巨大进步”

　　“值得关注的里程碑”

　　Nature 网站论文截图

　　高速、高精度、高动态视觉感知

　　赋能“天眸芯”！

　　视觉感知

　　作为智能无人系统

　　获取信息的核心途径

　　发挥着至关重要的作用

　　但在复杂多变且不可预测的环境中

　　实现高效、精确且鲁棒的视觉感知

　　依然是一个艰巨的挑战

　　传统视觉感知芯片

　　由于受到“功耗墙”“带宽墙”的限制

　　在应对极端场景时

　　往往面临失真、失效或高延迟的问题

　　严重影响了系统的稳定性和安全性

　　“天眸芯”研究团队合影

　　为了克服这些挑战

　　精仪系类脑计算研究团队

　　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

　　借鉴人类视觉系统的基本原理

　　模仿人类视觉系统的特征

　　形成两条

　　优势互补、信息完备的视觉感知通路

　　类脑互补视觉感知芯片“天眸芯”

　　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（降低90%）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

　　类脑计算研究中心施路平教授（右一）和赵蓉教授（左二）指导学生实验

　　基于该芯片

　　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

　　在智能无人系统领域展现了巨大应用潜力

　　自动驾驶感知演示平台

　　世界首次！

　　实现最大规模具有单比特分辨率的

　　多离子量子模拟计算

　　离子阱系统

　　被认为是最有希望实现大规模量子模拟

　　和量子计算的物理系统之一

　　多个实验验证了

　　离子量子比特的高精密相干操控

　　该系统的规模化被认为是主要挑战

　　交叉信息研究院段路明研究组合影

　　交叉信息研究院段路明研究组

　　利用低温一体化离子阱技术

　　和二维离子阵列方案

　　大规模扩展离子量子比特数

　　提高离子阵列稳定性

　　首次实现

　　512离子二维阵列的稳定囚禁和边带冷却

　　并首次对300离子

　　实现可单比特分辨的量子态测量

　　实验获得512离子二维阵列图像

　　与典型300离子单点分辨测量结果

　　研究人员进而利用

　　300个离子量子比特实现可调耦合的

　　长程横场伊辛模型的量子模拟计算

　　长程横场伊辛模型

　　是一类重要的量子多体模型

　　有助于理解

　　量子信息、凝聚态物理等领域的基本问题

　　也可用于求解优化问题等现实应用

　　典型300离子长程横场伊辛模型量子模拟计算结果

　　该工作实现了

　　国际上最大规模

　　具有单比特分辨率的多离子量子模拟计算

　　将该研究组保持的

　　离子量子比特数国际记录（61离子）

　　往前推进了一大步

　　首次实现

　　基于二维离子阵列的大规模量子模拟

　　段路明院士（右一）指导学生实验

　　研究人员还对该模型的动力学演化

　　进行量子模拟计算

　　300个离子量子比特同时工作时

　　所能执行的计算复杂度达到2的300次方

　　超越经典计算机的直接模拟能力

　　该实验系统为进一步研究

　　多体非平衡态量子动力学

　　这一重要难题提供了强大的工具

　　科研之路，永无止境

　　清华人行健不息

　　在追求卓越中开拓创新

　　续写科研新篇

　　综合｜精仪系 交叉信息院 Nature

　　摄影｜张兆基 贾桂昊