這是荷蘭代爾夫特理工大學團隊研發(fā)的新式無人機,采用了基于動物大腦工作原理的神經(jīng)形態(tài)圖像處理器來控制自主飛行。與目前在GPU(圖形芯片)上運行的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比,動物大腦使用的數(shù)據(jù)和能量更少。因此,神經(jīng)形態(tài)處理器非常適合小型無人機,完全不需要笨重的大型硬件和電池。在飛行過程中,該無人機的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的速度比在GPU上運行時快64倍,而能耗僅為后者的1/3。
如果這項技術(shù)進一步發(fā)展,可能會使所有無人機都變得像飛蟲或鳥類一樣小巧、敏捷且智能。
上圖為第一架采用完全視覺控制的神經(jīng)形態(tài)AI無人機。
下圖為神經(jīng)形態(tài)無人機飛越花朵圖案,無人機從放在角落的神經(jīng)形態(tài)相機接收到視覺輸入。紅色表示像素變暗,綠色表示像素變亮。
圖片來源:圭多·德·克羅恩/代爾夫特理工大學
“進階”為脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工智能(AI)擁有巨大潛力,可為自主機器人提供實際應用所需的智力支持。然而,當前的AI依賴于需要大量計算能力的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。用于運行深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GPU又會消耗大量能量,特別是對于像無人機這樣的小型機器人來說,更是一個嚴重問題,因為它們在傳感和計算方面只能攜帶非常有限的資源。
動物大腦處理信息的方式,則與GPU上運行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)截然不同。生物神經(jīng)元異步處理信息,主要通過尖峰電脈沖進行通信。由于發(fā)送這樣的尖峰會消耗能量,因此大腦會自發(fā)最大限度地減少尖峰。
受動物大腦這些特性的啟發(fā),科學家們正在開發(fā)新的神經(jīng)形態(tài)處理器。這些新處理器允許運行脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行的計算比標準深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的計算簡單得多。數(shù)字脈沖神經(jīng)元只需要添加整數(shù),而標準神經(jīng)元必須相乘并添加浮點數(shù)。這使得脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更快、更節(jié)能。舉個例子,這就好比人類大腦可以簡單地判斷出,計算5+8比計算6.25×3.45+4.05×3.45要容易得多。
如果將神經(jīng)形態(tài)處理器與神經(jīng)形態(tài)傳感器(如神經(jīng)形態(tài)相機)結(jié)合,這種能源效率還將進一步提高。其信號可直接輸入在神經(jīng)形態(tài)處理器上運行的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),成為自主機器人的巨大推動力。
首次實現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)視覺和控制
在發(fā)表于《科學·機器人》上的一篇文章中,荷蘭代爾夫特理工大學研究人員首次展示了這種使用神經(jīng)形態(tài)視覺和控制進行自主飛行的無人機。具體來說,他們開發(fā)了一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可處理來自神經(jīng)形態(tài)相機的信號,并輸出控制命令,以確定無人機的姿態(tài)和推力。他們將這個網(wǎng)絡(luò)部署在無人機上的神經(jīng)形態(tài)處理器上,即英特爾的Loihi神經(jīng)形態(tài)研究芯片。借助網(wǎng)絡(luò),無人機可感知并控制自己在各個方向的運動。
訓練脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)其實是個巨大挑戰(zhàn)。研究團隊設(shè)計了由兩個模塊組成的網(wǎng)絡(luò)。第一個模塊學習從移動的神經(jīng)形態(tài)相機的信號中,通過視覺感知運動。它僅利用來自相機的數(shù)據(jù),完全以自我監(jiān)督的方式自行完成,類似于動物學習如何感知世界。
第二個模塊學習在模擬器中將估計的運動映射到控制命令。這種學習依賴于模擬中的人工進化,經(jīng)過幾代人工進化,脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就會越來越擅長控制,最終能夠以不同的速度向任何方向飛行。
最終,無論是在黑暗環(huán)境中穿梭,還是在明亮光線下翱翔,憑借其神經(jīng)形態(tài)視覺和控制,無人機能輕松實現(xiàn)不同的光照條件下的多種速度飛行。
神經(jīng)形態(tài)AI大幅提高能效和速度
這是神經(jīng)形態(tài)AI的一次完美演出。
首先,該網(wǎng)絡(luò)平均每秒運行274—1600次。而在小型嵌入式GPU上運行的同一網(wǎng)絡(luò),平均每秒僅運行25次,相差10—64倍。
其次,在運行該網(wǎng)絡(luò)時,英特爾Loihi神經(jīng)形態(tài)研究芯片耗電1.007瓦,其中1瓦是處理器在打開芯片時消耗的空閑功率,運行網(wǎng)絡(luò)本身只需7毫瓦;相比之下,嵌入式GPU在運行同一網(wǎng)絡(luò)時,耗電為3瓦,其中1瓦為空閑功率,2瓦用于運行網(wǎng)絡(luò)。
神經(jīng)形態(tài)方法無疑使AI運行更快、更高效,而且能輕松部署在微型自主機器人上。
拿微型自主無人機來說,其可用于監(jiān)測溫室作物、跟蹤倉庫庫存等諸多領(lǐng)域。它們更安全,可在狹窄的環(huán)境中(比如幾株植物之間)順利導航;它們還非常便宜,可以成群部署,快速覆蓋一整個區(qū)域。
但科學家不會止步于此,他們正在進一步縮小神經(jīng)形態(tài)硬件,并準備將神經(jīng)形態(tài)AI擴展到更復雜的任務(wù)中。
關(guān)鍵詞:
凡注有"環(huán)球傳媒網(wǎng) - 環(huán)球資訊網(wǎng) - 環(huán)球生活門戶"或電頭為"環(huán)球傳媒網(wǎng) - 環(huán)球資訊網(wǎng) - 環(huán)球生活門戶"的稿件,均為環(huán)球傳媒網(wǎng) - 環(huán)球資訊網(wǎng) - 環(huán)球生活門戶獨家版權(quán)所有,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載或鏡像;授權(quán)轉(zhuǎn)載必須注明來源為"環(huán)球傳媒網(wǎng) - 環(huán)球資訊網(wǎng) - 環(huán)球生活門戶",并保留"環(huán)球傳媒網(wǎng) - 環(huán)球資訊網(wǎng) - 環(huán)球生活門戶"的電頭。
- 當前短訊!未來無人機像飛鳥一樣輕捷智能2024-05-30
- 人工智能引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)安全變革潮流2024-05-30
- 戴偉平:關(guān)注適老化裝修 聚力高品質(zhì)交付2024-05-30
- “妃子笑”批發(fā)價跌至不到10元/斤 荔枝雖2024-05-30
- 樂享勞動 悅?cè)み\動“小圍裙”計劃第四季正2024-05-30
- 西平縣五溝營鎮(zhèn):黨員干部齊上陣 助力“2024-05-30
- 鄧州市孟樓鎮(zhèn):引企助村謀發(fā)展 營商環(huán)境走2024-05-30
- 世界速讀:?羅山縣市場監(jiān)管局規(guī)范農(nóng)村電商2024-05-30
- 每日焦點!信陽潢川:書香潤童心 筑夢少年2024-05-30
- 每日速遞:羊山新區(qū)北湖街道黨工委書記饒學2024-05-30
- ?國網(wǎng)光山縣供電公司:全力查隱患 備戰(zhàn)2024-05-30
- 天天亮點!?浉河區(qū)五星街道辦事處組織多部2024-05-30
- 鄧州市優(yōu)化營商環(huán)境服務(wù)中心: 暢談交流促2024-05-30
- 東風風神L7 發(fā)起205km純電續(xù)航挑戰(zhàn),百城2024-05-30
- 廣發(fā)信用卡中心榮獲2023年風險防控優(yōu)秀實踐2024-05-30
- 宛城區(qū)招商投資促進中心到鄧州市調(diào)研化纖紡2024-05-30
- 焦點熱門:鄧州市工商聯(lián)攜手一艦集團:“公2024-05-30
- 全球今頭條!?情系三夏 助力麥收——西平2024-05-30
- 摩爾線程國產(chǎn)GPU重大里程碑!千卡集群完成32024-05-30
- 全球通訊!摩爾線程國產(chǎn)GPU重大里程碑!千2024-05-30
- 【全球新要聞】國家發(fā)改委:5月29日國內(nèi)成2024-05-30
- 【世界快播報】阿里影業(yè)發(fā)布2024財年業(yè)績:2024-05-30
- 淅川法院老城法庭:六一普法進校園 攜手共2024-05-29
- ?西平縣應急管理局集中學習《法治建設(shè)應知2024-05-29
- ?探秘動物城 一起“趣”成長——西平縣柏2024-05-29
- 【天天聚看點】駐馬店市驛城區(qū)古城街道:高2024-05-29
- 駐馬店開發(fā)區(qū)城市管理局:全力“護綠” 加2024-05-29
- 全球焦點!?西平縣應急管理局機關(guān)黨支部開2024-05-29
- 鄧州法院:買賣合同引糾紛 耐心調(diào)解促履行2024-05-29
- 保險公司代位求償 社旗法院傾力調(diào)解促當庭2024-05-29
- ?西平縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局漁業(yè)發(fā)展服務(wù)中心黨支部組織開展“學習黨紀黨規(guī)及水產(chǎn)養(yǎng)殖質(zhì)量安全”主題黨日活動
- 親子育兒小妙招|如何培養(yǎng)有幸福感的孩子?
- 天天資訊:建材行業(yè)碳達峰試點企業(yè)標桿項目現(xiàn)場經(jīng)驗交流會在重慶召開
- 駐馬店市驛城區(qū)水屯鎮(zhèn):顆粒歸倉繪“豐”景 全力以赴戰(zhàn)“三夏”
- ?田間變身課堂 黨員助力農(nóng)忙——羊山新區(qū)雙井街道機關(guān)黨員助力“三夏”生產(chǎn) 環(huán)球焦點
- 當前簡訊:浙江在全國首創(chuàng)“國外技術(shù)壁壘紅綠燈”數(shù)字大腦
- 新資訊:?西平縣宋集鎮(zhèn):借力“戲劇舞臺”開展平安建設(shè)集中宣傳活動
- 駐馬店市第二十小學開展“社會主義核心價值觀記心間”主題班會活動
- 世界快播: 20多個省份實現(xiàn)醫(yī)保個人賬戶省內(nèi)異地家庭共濟
- 當前播報:駐馬店市第二十五小學舉行“第四屆詩詞大賽”活動
資訊
- ?西平縣專探鄉(xiāng)召開2024年“三夏”生產(chǎn)暨秸稈禁燒工作動員會
- ?鼎力公司2024年度職工技術(shù)比武大賽開幕
- 國企改革進入關(guān)鍵年 確保年底前完成70%以上改革主體任務(wù)|世界觀察
- 環(huán)球熱推薦:?西平縣司法局開展“典”亮校園 “青春與法同行”宣傳活動
- 中國銀行鄧州支行組織召開銀企對接會
- 焦點資訊:駐馬店市第二人民醫(yī)院:提升群眾健康意識 助力“農(nóng)忙”安全
- ?西平縣二郎鎮(zhèn)認真落實“數(shù)據(jù)+” 勞動力務(wù)工信息大排查活動穩(wěn)步推進
- 固始縣將遺產(chǎn)管理人制度引入不動產(chǎn)非公證繼承
- 鄧州市高集鎮(zhèn)衛(wèi)生院:開展骨質(zhì)疏松義診活動 優(yōu)化轄區(qū)居民健康環(huán)境 全球焦點
- 環(huán)球短訊!“康養(yǎng)福地·厚重魯山” 河南魯山縣亮相《300秒看家鄉(xiāng)》
焦點
- 戴偉平:關(guān)注適老化裝修 聚力高品質(zhì)交付
- 焦點熱門:鄧州市工商聯(lián)攜手一艦集團:“公益助興” 捐贈校園 優(yōu)化育人好環(huán)境
- 全球熱點!?西平縣衛(wèi)健體委開展“三夏”慰問幫扶活動
- 邁進“服務(wù)升級元年” 歐派堅定大家居戰(zhàn)略勇攀新峰
- 世界速看:保樂力加中國攜手聯(lián)合國訓練研究所發(fā)起大學生預防酒駕主題科普行動
- 南陽市宛城區(qū)法院走訪省人大代表_世界關(guān)注
- 世界快資訊丨鄧州市:政銀企對接洽談會 優(yōu)化夏糧收購環(huán)境
- 世界關(guān)注:【推進“產(chǎn)改”進行時】“三部曲”讓更多產(chǎn)業(yè)工人懂技術(shù)會創(chuàng)新
- 實時焦點:駐馬店市實驗幼兒園:觀摩交流促發(fā)展 共享互鑒行致遠
- 內(nèi)鄉(xiāng)夏館鎮(zhèn):構(gòu)建“警司訪+12345”多元預防調(diào)處化解總格局|資訊推薦