今天（5月29日），同濟(jì)大學(xué)舉辦了“智算未來——滾動優(yōu)化專用計算芯片創(chuàng)新論壇”。會上，同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院、汽車與能源學(xué)院智能汽車研究所的陳虹教授發(fā)布了團(tuán)隊自主研發(fā)的第一代滾動優(yōu)化專用計算芯片（Moving Horizon Unit，MHU）。

這款芯片安裝在自動駕駛汽車、機(jī)器人、無人機(jī)等具身智能裝備上后，可以像一個“智慧大腦”一樣工作。它能夠根據(jù)環(huán)境變化持續(xù)預(yù)測、滾動求解并動態(tài)調(diào)整指令，從而高效完成復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時計算、決策與指令執(zhí)行等全流程任務(wù)。

滾動優(yōu)化是人類與生俱來的一種能力，我們并不會一次規(guī)劃到底，而是根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和外部反饋不斷調(diào)整自身行為路徑，逐步逼近目標(biāo)。自動駕駛車輛、智能機(jī)器人、無人機(jī)等身處復(fù)雜多變的環(huán)境中，必須持續(xù)感知周邊變化、動態(tài)規(guī)劃路徑、實(shí)時作出決策控制。然而，這種連續(xù)動態(tài)、強(qiáng)實(shí)時的計算需求正是通用芯片的短板。陳虹教授團(tuán)隊的研究，就是將人類這種應(yīng)對環(huán)境變化和不確定性“看一步、想幾步，走一步、再調(diào)整”的滾動優(yōu)化機(jī)制轉(zhuǎn)化為機(jī)器可計算的專用芯片硬件，使車能自主行駛、機(jī)器人能自主決策，實(shí)現(xiàn)智能控制，而不依賴預(yù)先設(shè)定好的固定程序。

針對具身智能時代“強(qiáng)實(shí)時、深預(yù)測、低功耗”的計算需求，團(tuán)隊依托30年來的“算法硬件化”技術(shù)積累，打造出擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的滾動優(yōu)化專用計算架構(gòu)。該架構(gòu)在底層實(shí)現(xiàn)了三大創(chuàng)新：一是“算得準(zhǔn)”，將對物理世界的預(yù)判與優(yōu)化能力植入硬件底層，讓裝備能動態(tài)規(guī)劃未來；二是“學(xué)得快”，創(chuàng)新性地將AI算法與現(xiàn)實(shí)物理規(guī)律相融合，大幅降低了機(jī)器對海量數(shù)據(jù)的依賴；三是“守底線”，在計算底層直接嵌入硬性約束條件，為自主無人系統(tǒng)構(gòu)建起一道可靠的“安全防護(hù)圍欄”。

從滾動優(yōu)化理論、計算架構(gòu)到算法在嵌入式、高算力計算平臺上的部署，團(tuán)隊面向行業(yè)日益增長的應(yīng)用需求，持續(xù)攻堅。在上海市人工智能重大專項、智能科學(xué)與技術(shù)高峰學(xué)科支持下，團(tuán)隊將30年的研究成果集于一體，研發(fā)出了這款專用計算芯片，并配套開發(fā)了車載控制器，開展了實(shí)車搭載測試。

在該芯片的研發(fā)過程中，團(tuán)隊創(chuàng)新了技術(shù)路徑。其滾動優(yōu)化計算核心模塊兼具“專用化定制”與“通用化嵌入”的雙重優(yōu)勢：既可根據(jù)不同應(yīng)用場景進(jìn)行算法的深度適配，又能以通用模塊的形態(tài)跨平臺嵌入多類芯片系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)從專用計算到通用集成的底層賦能?！拔覀冏咄诉@條創(chuàng)新技術(shù)路徑，功能性驗(yàn)證達(dá)到預(yù)期，后續(xù)會不斷迭代升級、優(yōu)化性能?！标惡缃淌诒硎?。

國際自動控制聯(lián)合會前主席、德國斯圖加特大學(xué)教授Frank Allgwer認(rèn)為，盡管滾動優(yōu)化機(jī)制具有許多優(yōu)勢，但長期以來其廣泛應(yīng)用受到“計算需求非常高、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度非常高”兩個關(guān)鍵挑戰(zhàn)的制約。這款芯片顯著降低了計算負(fù)擔(dān)，簡化了工程實(shí)現(xiàn)，將有望應(yīng)用到過去難以實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)和場景之中。

我國預(yù)測控制領(lǐng)域資深專家、上海交通大學(xué)教授席裕庚表示，陳虹教授團(tuán)隊扎實(shí)結(jié)合了企業(yè)行業(yè)的需求，歷時20年持續(xù)攻關(guān)，推出了這款滾動優(yōu)化專用計算芯片，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時預(yù)測、實(shí)時優(yōu)化，具有非常廣泛的適用性，相信將賦能汽車及更多行業(yè)的控制裝備。

目前，第一代滾動優(yōu)化專用計算芯片已成功通過智能車輛控制場景的實(shí)車應(yīng)用，其技術(shù)可行性得到充分驗(yàn)證。后續(xù)團(tuán)隊將持續(xù)推進(jìn)芯片迭代升級，深化與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)合研發(fā)，加速推進(jìn)芯片在智能制造、工業(yè)控制、新能源、機(jī)器人等領(lǐng)域落地應(yīng)用，憑借強(qiáng)實(shí)時、高算力、小數(shù)據(jù)的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢，賦能更多自主裝備實(shí)現(xiàn)動態(tài)預(yù)測、博弈決策與規(guī)劃控制等核心任務(wù)，推動智能交通、高端智能裝備產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。