توسط دانیل آکرمن ، انستیتوی فناوری ماساچوست24 ژانویه 2021
محققان Robot Brain ConceptMIT روشی خودکار برای طراحی سخت افزارهای سفارشی یا “مغزها” ایجاد کرده اند که عملکرد ربات را تسریع می کند.سیستم جدید معماری های سخت افزاری را برای تسریع در زمان پاسخ ربات ها طراحی می کند.
. Sabrina Neuman می گوید: “موتورها سریع و قدرتمند هستند و ربات های جدید می توانند به سرعت حرکت کنند.”با این حال در شرایط پیچیده ، مانند تعامل با مردم ، ربات ها اغلب سریع حرکت نمی کنند. او می افزاید: “قطع کردن همان چیزی است که در سر ربات می گذرد.”
نومن ، که اخیراً با دکترای آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) فارغ التحصیل شده است ، می گوید: “محرک ها و محاسبه پاسخ” ” طراحی می شود” که زمان واکنش را محدود می کند. نیومن راهی برای مبارزه با این عدم تطابق بین “ذهن” و بدن یک ربات پیدا کرده است. این روش که محاسبات روبومورفیک نامیده می شود ، از طرح فیزیکی ربات و برنامه های در نظر گرفته شده برای تولید تراشه رایانه ای سفارشی استفاده می کند که زمان پاسخگویی ربات را به حداقل می رساند.
این پیشرفت می تواند به انواع برنامه های رباتیک ، از جمله ، مراقبت های پزشکی از بیماران مسری ، استفاده شود . نیومن می گوید: “اگر ما بتوانیم ربات هایی داشته باشیم که بتوانند به کاهش خطر بیماران و کارمندان بیمارستان کمک کنند ، بسیار خارق العاده خواهد بود.”
طبق گفته نویمان ، سه مرحله اصلی در کار یک ربات وجود دارد. اولین مورد ، ادراک است که شامل جمع آوری داده ها با استفاده از سنسورها یا دوربین ها است. دوم نقشه برداری و بومی سازی است و بر اساس آنچه دیده اند ، آنها باید نقشه ای از جهان اطراف خود بسازند و سپس خود را در آن نقشه بومی سازی كنند. گام سوم برنامه ریزی و کنترل حرکت است – به عبارت دیگر ، ترسیم یک مسیر عملی است.
این مراحل می تواند به زمان و قدرت محاسباتی بسیار زیادی نیاز داشته باشد.”برای اینکه روبات ها در محیط مستقر شوند و با خیال راحت در محیط های پویای اطراف انسان فعالیت کنند ، باید خیلی سریع فکر کنند و واکنش نشان دهند.” “الگوریتم های فعلی نمی توانند به اندازه کافی سریع بر روی سخت افزار CPU فعلی اجرا شوند.”
نیومن اضافه می کند که محققان در حال بررسی الگوریتم های بهتری بوده اند ، اما او فکر می کند تنها بهبود نرم افزار جواب نمی دهد. “چیزی که نسبتاً جدید است این ایده است که ممکن است سخت افزار بهتری را نیز کشف کنید.” این بدان معنی است که فراتر از یک تراشه پردازشگر پردازنده استاندارد که شامل مغز یک ربات است – با کمک شتاب سخت افزاری حرکت کنید.
شتاب سخت افزاری به استفاده از یک واحد سخت افزاری تخصصی برای انجام کارهای محاسباتی خاص با کارآیی بیشتر اشاره دارد. یک شتاب دهنده سخت افزاری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد ، واحد پردازش گرافیک GPU است . تراشه ای که مخصوص پردازش موازی است. این دستگاه ها برای گرافیک مفید هستند زیرا ساختار موازی آنها امکان پردازش همزمان هزاران پیکسل را به آنها می دهد. نیومن می گوید: “GPU در همه موارد بهترین نیست ، اما در آنچه برای آن ساخته شده بهترین است.” “شما برای یک برنامه خاص عملکرد بالاتری کسب می کنید.” بیشتر روبات ها با مجموعه ای از برنامه های در نظر گرفته شده طراحی شده اند و بنابراین می توانند از شتاب سخت افزاری بهره مند شوند. به همین دلیل تیم Neuman محاسبات robomorphic را توسعه داد.
سپس این سیستم معماری سخت افزاری را برای اجرای محاسبات فقط در مقادیر غیر صفر در ماتریس ها طراحی می کند. بنابراین طراحی تراشه حاصل برای به حداکثر رساندن کارایی برای نیازهای محاسباتی ربات طراحی شده است. و این سفارشی سازی در تست نتیجه داد.
رابین دیتس ، مهندس رباتیک در Boston Dynamics که درگیر این تحقیق نبوده است ، می گوید: “این کار هیجان انگیز است زیرا نشان می دهد چگونه می توان از طرح های مدار ویژه برای تسریع در یک مولفه اصلی کنترل ربات استفاده کرد.” “عملکرد نرم افزار برای رباتیک بسیار مهم است زیرا دنیای واقعی هرگز منتظر نمی ماند تا ربات فکر خود را تمام کند.” وی اضافه می کند که پیشرفت نیومن می تواند ربات ها را قادر به تفکر سریعتر کند ، “باز کردن رفتارهای هیجان انگیز که قبلاً از نظر محاسباتی بسیار دشوار بود.”
بودجه این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم ، آژانس تحقیقات محاسبات ، پروژه CIFellows و آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی تأمین شد.
