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大数据科学与脑机智能高精尖创新中心概况

发布时间:2018-04-13 09:39   点击次数:

中心名称:大数据科学与脑机智能高精尖创新中心

中心简介:

北京航空航天大学大数据与脑机智能高精尖创新中心(以下简称高精尖中心)是首批北京高校高精尖创新中心之一。该中心旨在围绕复杂大数据可计算、群体智能可学习、多态跨域知识可关联等科学问题,开创面向类脑智能的数据科学、智能科学、认知科学三大研究方向,创建以数据建模、群智学习、知识图谱为重点的大数据科学理论体系,研制自组织、自适应、自生长的脑机智能技术系统,创造以脑机智能为核心的“机器脑”和“社会脑”,从而把中心建设成为国际一流的大数据科学与脑机智能创新研究高地和人才汇聚中心。

 

高精尖中心根据其主要研究领域下设数据科学与计算智能研究所、新型计算技术与系统研究所、脑认知与仿真研究所、以及数据工程和脑机系统工程中心等4个研究机构,各研究机构实行首席科学家(PI)负责制,研究机构根据其研究方向的不同下设若干研究方向实验室。

 

高精尖中心以创建大数据科学与脑机智能科学理论体系、突破大数据科学与脑机智能关键技术为使命,通过汇聚国内外本领域顶级科学家和高端技术人才,开创面向脑智能的数据科学、智能科学、认知科学三大研究方向,重点突破复杂大数据可计算、群体智能可学习、多态跨域知识可关联等难题,通过5-10年的建设,使中心成为本领域国际公认的顶级人才聚集培育基地和科研创新基地,并成为引领本领域科研成果产业转化、带动相关产业发展的重要力量。

 

中心建设思路:

以服务国家和北京市创新驱动发展战略为出发点,以“高、精、尖”为建设目标,积极吸纳国内外优秀人才,联合市属高校,建立国内与国外创新资源深度融合、科研与应用相互促进、科技创新与人才培养有机结合、央属院校与市属院校共同发展的长效机制,创建大数据科学与脑机智能的国际一流科技创新中心。

围绕大数据科学与脑机智能国际前沿,在理论基础、关键技术、共性系统平台以及典型应用示范方面开展攻关,开创数据、智能、知识交叉融合的研究新领地,创建脑智能与大数据科学理论体系,力争在核心关键技术方面取得大的突破,产生一批有影响力的顶尖成果,切实解决脑机系统应用中的重大科学问题和产业发展问题,从而形成高端人才与前沿科研方向汇聚、基础理论与关键技术并重、核心系统与典型应用并行的全方位创新实体。

 

研究领域:

 

1数据科学与计算智能

 

随着数据规模和复杂性不断增加,一方面,大数据近似计算、增量计算、特征归纳等面临着巨大的挑战,也为计算理论和算法研究带来了新的机会。另一方面,大量的数据使得认识数据内在规律从而进行预测和控制成为可能。中心针对数据科学理论、模型、算法、学习方法等突破大数据计算的有效性瓶颈问题,重点关注大数据计算的理论与算法、复杂系统规律与机理、定性与定量结合的数据分析科学,探索从数据中产生知识的有效智能科学方法,建立有效的关联知识网络的知识科学方法。主要研究方向包括大数据计算理论、大数据算法设计、数据定量分析与建模、知识组织与维护和面向大数据的机器学习方法等。

 

2新型计算技术与系统

 

随着计算软硬件技术和系统结构的发展,一方面,宏观上大数据处理的系统规模庞大,资源调度复杂,数据中心耗电量巨大。另一方面,传统的以计算为中心的“冯诺依曼体系结构”存算分离,使得访存通道成为巨大的瓶颈。中心目标定位为建立新型的低功耗存储和计算硬件体系结构、设计高效的资源调度和数据分析处理系统,同时借鉴人脑智慧,研究人机结合的群体计算模型,从而构建安全高效的新型计算系统。主要研究方向包括基于自旋电子的新型计算系统、大数据处理的高效资源管理与调度、面向的数据的并行处理技术及系统、面向人机协作的群体计算和大数据驱动的系统安全等。

 

3脑认知与仿真

 

超低功耗、学习效率高、具有极高认知功能的人类大脑一直是多学科的研究对象,通过在功能上模拟脑神经元,大规模深度学习在图片、语音、文本语义理解等领域取得突破、学习效果显著,但其计算量庞大、整体学习效率低。同时,虽然基于语义的知识组织与推理在某些领域有初步应用,但灵活度低,对类比、联想等高级认知能力仍缺乏支撑。中心主要以突破学习效率与灵活性等瓶颈问题为主要目标,重点研究模式识别、面向视觉的脑功能认知、面向视听觉的脑模拟、人脑行为决策机理具体问题。

 

4数据工程与脑机技术系统

 

基于上述三个研究方向成果,创建大数据与脑机智能的科学理论体系,研发大数据与脑机智能系统对理论方法和关键技术进行验证和反馈优化,研发相应的“机器脑”和“社会脑”类人智能系统,使得机器更聪明、社会更理性。脑机技术系统方面工作主要包括:大数据通用引擎,面向社交媒体的网络空间大数据分析平台、机器脑-无人驾驶车联网群体智能控制与优化系统,工业互联网和工业控制系统安全监测系统等方面。