„Smegenų“ dizainas pritaikytas robotams

MIT tyrėjai sukūrė automatizuotą būdą kurti specialią aparatinę įrangą arba „smegenis“, kurie pagreitintų robotą.

Naujoji sistema kuria aparatinės įrangos architektūras, kad pagreitintų robotų atsako laiką.

Suderinami robotai gal būt „Varikliai yra greiti ir galingi“, – sako Sabrina Neiman.

Tačiau sudėtingose ​​situacijose, tokiose kaip žmonių sąveika, dažnai pasitaiko robotų nedaryk to „Roboto galvoje vyksta išjungimas“, – pridūrė jis.

Suvokiamos paskatos և Norint apskaičiuoti atsakymą, reikalingas „skaičiavimas“, kuris riboja atsako laiką, sako neseniai baigęs magistrantas Newmanas. SU: Kompiuterių mokslo ir dirbtinio intelekto laboratorija (CSAIL). Neumannas rado būdą, kaip atsikratyti šio roboto „proto“ ir „kūno“ neatitikimo. Metodas, vadinamas robomorfiniu skaičiavimu, naudoja roboto fizinio išdėstymo դաս programas, kad sukurtų asmeninį kompiuterio lustą, kuris sumažina roboto atsako laiką.

Pradinė įmoka gali prisidėti prie daugelio robotikos programų, įskaitant pirminę priežiūrą potencialiai infekuotiems pacientams. „Būtų nuostabu, jei galėtume turėti robotų, kurie padėtų sumažinti riziką pacientams ir ligoninės personalui“, – sakė Neumannas.

Neumannas pristatys tyrimus šios balandžio konferencijos metu tarptautinėje konferencijoje „Architektūrinė parama programavimo kalboms և operacinėms sistemoms“. MIT bendraautoriai yra Thomas Bourgeois, daktaras, Srin Devadas, Edwin Sibley Webster, elektrotechnikos profesorius, ir Neiman, Ph.D. Kiti bendraautoriai yra Harvardo universiteto Brianas Plancheris, Thierry Tambenas ir Vijay Janas Anapa Redas. Šiuo metu Neumannas yra Harvardo inžinerijos mokyklos NSF kompiuterinių inovacijų magistrantas.

Neimano teigimu, robote yra trys pagrindiniai žingsniai. Pirmasis yra suvokimas, kuris apima duomenų rinkimą per jutiklius ar kameras. Antrasis – žemėlapių sudarymas ir lokalizavimas. „Remdamiesi tuo, ką jie mato, jie turi susikurti aplinkinio pasaulio žemėlapį ir paskui save lokalizuoti tame žemėlapyje“, – sako Neimanas. Trečias žingsnis – judėjimo planavimas ir kontrolė, kitaip tariant, veiksmų plano schema.

Šie veiksmai gali užimti daug laiko ir būti labai ekonomiški. „Kad robotai būtų dislokuoti lauke, kad jie galėtų saugiai dirbti dinamiškoje aplinkoje aplink žmones, jie turi labai greitai galvoti ir reaguoti“, – sako Plancheris. “Dabartiniai algoritmai negali greitai veikti dabartiniame procesoriaus įrenginyje.”

Neimanas priduria, kad tyrėjai ištyrė geresnius algoritmus, tačiau mano, kad vien programinės įrangos patobulinimai negali išspręsti problemos. „Gana nauja yra mintis, kad galite mokytis ir geresnės įrangos“. Tai reiškia, kad paliekame standartinį išvesties procesoriaus lustą, kurį sudaro roboto smegenys su aparatinės įrangos pagreičiu.

Įrangos pagreitis reiškia specializuoto aparatūros bloko naudojimą tam, kad būtų galima efektyviau atlikti tam tikras skaičiavimo užduotis. Dažniausiai naudojamas aparatinės įrangos greitintuvas yra grafikos procesorius (GPU) – mikroschema, kuri specializuojasi lygiagrečiame apdorojime. Šie įrenginiai tinka grafikai, nes jų lygiagreti struktūra leidžia vienu metu apdoroti tūkstančius taškų. „GPU nėra geriausias viskuo, bet pats geriausias yra tai, kas yra“, – sako Neumannas. “Jūs gaunate aukštesnį balą už konkrečią programą.” Dauguma robotų yra sukurti atsižvelgiant į programinės įrangos paketą, todėl jie gali pasinaudoti aparatinės įrangos pagreičiu. Štai kodėl Neumanno komanda sukūrė robomorfinį skaičiavimą.

Sistema sukuria individualų aparatūros dizainą, kad geriausiai atitiktų konkretaus roboto skaičiavimo poreikius. Vartotojas įveda roboto nustatymus, pvz., Jo galūnių išdėstymą, kaip gali judėti skirtingos jungtys. Neumanno sistema šias fizines savybes paverčia matematinėmis matricomis. Šios matricos yra „retos“, tai reiškia, kad jose yra daug nulinių verčių, kurios apytiksliai atitinka judesius, kurių neįmanoma atlikti atsižvelgiant į roboto specifinę anatomiją. (Panašiai jūsų judesiai yra riboti, nes jie gali sulenkti tik prie tam tikrų sąnarių. Tai nėra be galo lankstūs spagečių makaronai).

Tada sistema suprojektuoja aparatūros architektūrą, kuri specializuojasi skaičiavimuose, pagrįstuose tik nulis reikšmėmis matricose. Gautas lusto dizainas pritaikytas maksimaliai padidinti roboto skaičiavimo poreikių efektyvumą. Ir tas prisitaikymas eksperimentų metu pasiteisino.

Aparatūros architektūra, sukurta šiai konkrečiai programai, naudojant šį metodą, viršijo stovo procesoriaus միավոր GPU vienetus. Nors „Neumann“ komanda nestatė specializuoto lusto nuo nulio, jie pagal savo sistemos rekomendacijas užprogramavo pasirinktinę „Field Gateway“ (FPGA) lustą. Nepaisant to, kad veikė lėtesniu laikrodžio greičiu, lustas veikė aštuonis kartus greičiau nei procesorius և 86 kartus greičiau nei GPU.

„Žavėjausi rezultatais“, – sako Neimanas. “Nors mums kliudė mažas laikrodžio greitis, mes jį užbaigėme tik tam, kad būtų efektyviau.”

Plancheris mato didelį robomorfinio skaičiavimo potencialą. „Idealiu atveju galiausiai kiekvienam robotui galime pagaminti specialią judesio planavimo mikroschemą, leidžiančią greitai apskaičiuoti saugius, efektyvius judesius“, – sako jis. „Nenustebčiau, jei po 20 metų kiekvienas robotas turėtų saujelę specialių kompiuterio lustų, kurios jį maitina, tai gali būti vienas iš jų“. Neumannas priduria, kad robomorfiniai skaičiavimai gali leisti robotams nerizikuoti daugeliu atvejų, pavyzdžiui, rūpintis 19 gerklės ligonių ar manipuliuoti sunkiais daiktais.

„Šis darbas yra įdomus, nes parodo, kaip galima naudoti specializuotas schemas, kad būtų pagreitintas pagrindinis roboto valdymo komponentas“, – teigė tyrime nedalyvavęs Robinas Datesas, „Boston Dynamics“ robotikos inžinierius. “Robotikos programinės įrangos kūrimas yra labai svarbus, nes realus pasaulis niekada nelaukia, kol robotas baigs mąstyti”. Jis priduria, kad Neimano pažanga gali leisti robotams mąstyti greičiau.

Neumanas planuoja automatizuoti visą robomorfinę skaičiavimo sistemą. Vartotojai tiesiog nuvilks roboto nustatymus “, – aparatinės įrangos aprašymas išeina iš kito galo. Manau, tai paliks tai, kad tai bus tikrai naudinga “.

Šį tyrimą finansavo Nacionalinis mokslo fondas, Skaičiavimo tyrimų agentūra, CIFellows projektas ir Gynybos pažangiųjų tyrimų projektų agentūra.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Neįprastai vykdant pandemiją ir branduolinę gynybą galima apsaugoti žmones nuo nelaimių

Paleiskite „SM-3 Block IB“ perėmėją iš raketinio kreiserio „USS Lake Erie“ (CG 70). Kreditas: JAV karinis jūrų laivynas Gyvenimas Žemėje gali smarkiai ir greitai...

Newsletter

Subscribe to stay updated.