首次登上Nature！我国以计算机系为第一完成单位的论文

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本文来源：清华大学、科技日报
10 月 14 日，被《自然》刊发一篇题为《一种类脑计算系统层次结构》" A system hierarchy for brain-inspired computing " 的论文清华团队完成《自然》类脑计算领域 " 三连发 "，由清华大学计算机科学与技术系（以下简称 " 计算机系 "）张悠慧团队、精密仪器系（以下简称 " 精仪系 "）施路平团队与合作者共同完成，清华大学计算机系是第一完成单位。


图源：Nature
对于我国学术界来说，在世界顶级学术期刊《自然》上刊发论文早已不是啥大事儿。
但是 "以计算机系作为第一完成单位，论文被《自然》刊发，在我们国家还是第一篇。我的一些搞计算机研究的朋友知道了这个消息，都特别开心。" 中国工程院院士郑纬民语气中难掩激动！
论文首次提出 " 类脑计算完备性 "（也称为神经形态完备性）概念——针对任意给定误差 ≥ 0 和任意图灵可计算函数 f ( x ) ，如果一个计算系统可以实现函数 F ( x ) 使得 ‖ F ( x ) -f ( x ) ‖≤ 对所有合法的输入 x 均成立，那么该计算系统是类脑计算完备的。
" 从除夕夜提交论文到 8 月上旬被接受，这个审稿时间是非常快的。" 清华大学类脑计算研究中心主任、精仪系教授施路平告诉记者。" 受新冠肺炎疫情影响，论文的两轮修改都是由各团队通过线上紧密合作完成，我们通过和审稿人交流，针对文章实验设计回复了超过 70 页的反馈文件。"
论文的共同第一作者为清华大学计算机系研究员张悠慧、博士后渠鹏、博士生季宇、精仪系博士生张伟豪。共同通讯作者为张悠慧与施路平教授。其他合作者包括计算机系教授陈文光、计算机系教授郑纬民院士、原计算机系客座教授 / 美国特拉华大学电子与计算机工程系教授高光荣，以及来自精仪系、生物医学工程系、自动化系的师生。


清华大学计算机系张悠慧研究员
这项研究得到了清华大学、北京信息科学与技术国家研究中心、北京智源人工智能研究院、北京市 " 脑科学研究 " 科技专项计划、北京市未来芯片技术高精尖创新中心、科技部和国家自然基金委等单位的支持。
" 通俗来讲，‘完备性’可以回答系统能够完成什么、功能边界在哪里等问题。研究完备性，可以为软硬件系统的解耦合、划分不同研究领域间的任务分工与接口提供理论基础，我们的研究聚焦完备性理论研究，先回答基本的问题。" 张悠慧说。
文章的发表，意味着清华大学相关团队在一年多的时间内完成了类脑计算领域《自然》正刊三连发——
从 2019 年 8 月 1 日的《自然》封面文章 "Towards Artificial General Intelligence with Hybrid Tianjic Chip Architecture"（清华精仪系施路平教授团队与合作者）开始，到 2020 年初的 "Fully hardware-implemented memristor convolutional neural network" 的文章（清华微纳电子系吴华强教授团队与合作者），直至此次 "A system hierarchy for brain-inspired computing" 一文。
上述论文分别从 " 异构融合的新型类脑计算芯片与系统 "、" 基于忆阻器件的神经形态芯片 "、以及 " 类脑计算完备性与系统层次结构 " 等角度完成了类脑计算领域的首次实现，标志着清华大学在此领域的国际领先地位。
面对即将到来的计算机架构发展黄金十年，类脑计算被认为是最有希望的方案之一。清华大学团队所提出的类脑计算系统设计思路，是在现有计算机架构基础上，加入类脑计算芯片、从而引入空间复杂性和时空复杂性。
这样既可以保持原有计算机处理结构化信息的的优势，又可以利用类脑计算芯片提升处理非结构化信息的能力。团队将坚持计算机科学和神经科学融合的技术路线，并充分利用新型非易失性存储器件 ( 包括忆阻器 ) 的特殊性质，发展适合这些器件的新的计算模型和算法，构建完全新型的智能计算体系。
10 月 14 日，被《自然》刊发一篇题为《一种类脑计算系统层次结构》" A system hierarchy for brain-inspired computing "