Осязание помогает нам в самых различных аспектах нашей человеческой
деятельности. С помощью него мы можем брать различные предметы, не
роняя и не разбивая их, да и при ходьбе, скажем, оно играет очень
важную роль. Между тем в робототехнике этот канал информации почти
не используется все данные о внешности предметов механизмы получают
с помощью камер. Группа ученых из Национального университета
Сингапура (
National University
of Singapore, NUS) решила исправить этот недостаток и с помощью
процессора
Intel Loihi добилась в том солидных успехов.
Свое изобретение ученые из NUS назвали Asynchronous Coded
Electronic Skin (ACES) его можно назвать экспериментальной
искусственной нервной системой. ACES способна засекать
прикосновения в 1000 раз быстрее своего прообраза нервной системы
человека. Даже при использовании большого количества сенсоров
комплексу требуется менее 60 наносекунд для локализации физического
контакта. ASEC определяет форму, текстуру поверхности и твердость
прикасающегося объекта всего за 10 миллисекунд, в 10 раз быстрее
моргания глаза.
Видео об эксперименте сингапурских исследователей
В ходе первых экспериментов исследователи обучали систему понимать
шрифт Брайля. Им удалось добиться точности в 92% при потреблении
энергии в 20 раз меньшем, чем при использовании стандартного
процессора фон Неймана. Далее объектами исследования стали более
сложные пространственные предметы контейнеры, заполненные разным
количеством жидкости.
В ходе тестирования сигналы с сенсоров обрабатывались нейроморфным
чипом Intel Loihi или традиционным GPU. Эксперименты показали, что
использование датчиков прикосновения и спайковой нейронной сети на
10% увеличивает точность распознавания предметов по сравнению с
видео данными. Сравнение же устройств обработки дало следующие
результаты: для данного вида нагрузки Loihi на 21% производительнее
топового GPU при потреблении в 45 раз меньшей энергии.
Мы знаем будущее потому что мы его строим. Короткий клип Intel о
нейроморфных исследованиях
Напомним, что процессор Intel Loihi, архитектура которого схожа со
строением человеческого мозга, представляет собой чип, выполненный
по 14-нм техпроцессу и содержащий в себе 130 тысяч нейронов и 130
миллионов синапсов. Благодаря своему особенному устройству Loihi
демонстрирует очень высокие показатели эффективности для
определенного круга задач (алгоритмы разреженного кодирования,
поисковые графы, задачи на удовлетворение ограничений и многие
другие аспекты из AI-проблематики). Как раз то, что надо для работы
с сенсорами прикосновения.
ACES не первый апгрейд чувств роботов с помощью Intel Loihi. Ранее
на Хабре
уже писалось об совместном эксперименте Intel и
исследователей из Корнеллского университета, в котором нейроморфный
процессор использовался для определения запахов. Ценность такого
решения также трудно переоценить: искусственный нос очень
пригодится для детектирования ядовитых веществ.
Что же касается ACES, то работы в этом направлении помогут создать
новое, более интеллектуальное и энергоэффективное поколение
транспортных и промышленных роботов, хорошо представляющих себе
окружающую обстановку, легко обучаемых и предсказуемых в различных
штатных и нештатных ситуациях.