Bionika na straży czujników

Roboty i samochody autonomiczne mogą wkrótce skorzystać z nowego rodzaju sprzętu inspirowanego mózgiem, który według deklaracji potrafi wykrywać ruch i reagować szybciej niż człowiek.

Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Communications opisuje, jak międzynarodowy zespół naukowców zbudował neuromorficzny system sprzętowy do pomiaru uwagi czasowej. Pozwoli on przyspieszyć podejmowanie decyzji dotyczących, m.in. zautomatyzowanej jazdy.

Problemem obecnego sposobu postrzegania robotów i pojazdów autonomicznych jest znaczne opóźnienie w przetwarzaniu tego, co widzą. Chociaż najlepsze programy sztucznej inteligencji potrafią dokładnie rozpoznawać obiekty, wykonywane obliczenia pozostają tak złożone, że ich realizacja może zająć nawet pół sekundy.

Aby rozwiązać ten problem, zespół pracował nad układem sprzętowym, modelując go na podstawie działania ludzkiego wzroku. Kiedy patrzymy na daną scenę, nasz układ wzrokowy nie analizuje wszystkich szczegółów naraz. Najpierw wykrywa zmiany jasności i ruchu, a następnie przetwarza bardziej złożone szczegóły.

Naukowcy zbudowali układ, który działa w ten sam sposób. Posiada on matrycę o rozmiarach 4x4 opartą na wyspecjalizowanych tranzystorach, które działają jak filtr. Zamiast wysyłać cały film do komputera głównego, identyfikuje on kluczowe zmiany w scenie. Z racji tego, iż komputer musi analizować wyłącznie wytypowane obszary, a nie cały obraz, cały system wizualny działa szybciej.

W testach laboratoryjnych przetwarzał dane o ruchu cztery razy szybciej niż obecne, najnowocześniejsze algorytmy. W rezultacie sprzęt skrócił czas przetwarzania obrazu do około 150 milisekund, co odpowiada mniej więcej ludzkiemu postrzeganiu wzrokowemu.

Badacze przetestowali swoją technologię na samochodach, dronach i manipulatorze przemysłowym. W przypadku pojazdów system poprawił ich percepcję i realizację zadań związanych z ruchem nawet o 213,5%, podczas gdy w przypadku dronów skrócił czas przetwarzania obrazu, umożliwiając szybszą reakcję i podejmowanie decyzji nawigacyjnych. W przypadku manipulatora przemysłowego system osiągnął nawet 740,9% wzrostu skuteczności chwytania obiektów poruszających się z dużą prędkością.

Po pomyślnych testach autorzy badania chcą przejść z poziomu konfiguracji laboratoryjnej do realizacji układu scalonego wytwarzanego na większą skalę, który będzie można zintegrować z samochodami autonomicznymi i robotami przemysłowymi.

(rr)