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神经拟态芯片可让机器人有触感 感知比人类快1000倍

发布日期:2021-05-24 00:34

本文摘要:机器人如果也能像人一样能用皮肤去触碰世界,并能通过芯片得出计算出来和反应,不会是 什么样? 近日,新加坡国立大学(NUS) 的研究人员利用英特尔神经拟态芯片Loihi研发了一种人造皮肤,需要让机器人以比人类感觉神经系统慢1000倍 的速度检测触觉,还可以比眨眼慢10倍 的速度辨识物体 的形状、质地和硬度。他们 的研究公开发表在新近一期 的《机器人技术:科学与系统》杂志上。 人类享有触觉,可以感官坚硬、坚硬等有所不同表面之间 的微小差异。

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机器人如果也能像人一样能用皮肤去触碰世界,并能通过芯片得出计算出来和反应,不会是 什么样?  近日,新加坡国立大学(NUS) 的研究人员利用英特尔神经拟态芯片Loihi研发了一种人造皮肤,需要让机器人以比人类感觉神经系统慢1000倍 的速度检测触觉,还可以比眨眼慢10倍 的速度辨识物体 的形状、质地和硬度。他们 的研究公开发表在新近一期 的《机器人技术:科学与系统》杂志上。  人类享有触觉,可以感官坚硬、坚硬等有所不同表面之间 的微小差异。但对于大多数机器人来说,它们 的机械手是 冷冰冰 的,没触觉感觉,仅有能基于视觉处置展开操作者。

为机器人获取一种类似于人 的触感可以大大提高其功能,可以拓展其用于范围。例如,在工厂中,配有有人造皮肤 的机械臂可以触碰产品,并根据产品 的有所不同产生必要 的压力,捕捉不熟知 的物体。这种需要感官周围环境 的能力,还可以让人与机器人 的对话更加密切、更加安全性。

如果外科手术机器人能享有比人类更加灵敏 的触觉,人类未来将有可能利用机器人积极开展自动化手术。  虽然建构人造皮肤是 构建这一愿景 的关键一步,但还有一样东西不可缺少——芯片,这种芯片可以根据皮肤 的感官数据动态得出结论精确 的结论,同时又充足节约能源,可以必要部署在机器人内部。  NUS研究 的团队成员之一、材料科学与工程系助理教授Benjamin Tee回应:“如果说让机器人显得更加智能是 一幅积木,人造皮肤传感器只解决问题了积木 的一半,一个需要最后构建感官和自学 的人工大脑是 这幅积木中 的另一个关键部分。

我们用英特尔Loihi等神经拟态芯片对AI皮肤系统展开了独有研究,为构建能效和扩展性迈进了最重要一步。”  Loihi是 由英特尔实验室设计 的一种神经拟态研究测试芯片,它用于异步尖峰神经网络(SNN)来构建自适应自改动事件驱动 的细粒度并行计算,提升机器学习和推理小说 的效率。人脑 的工作方式是 通过脉冲或尖峰传递信息,用于异步尖峰神经网络(SNN) 的Loihi芯片可以仿真人脑 的工作方式。

英特尔 的Loihi芯片具备13万个人工神经元和1.3亿个神经元。  在研究过程中,NUS团队首先教会一个装有人造皮肤 的机械手读者盲文。机械手将触觉数据传送给Loihi,由Loihi将机械手感觉到 的微突转化成为语义。

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结果表明,Loihi 的辨识准确率多达92%,并且功耗比标准冯诺依曼处理器较低20倍。  在这项工作 的基础上,研究人员将视觉和触觉数据融合到尖峰神经网络(SNN)中,进一步提高了机器人 的感官能力,并通过两个实验任务评估该系统。首先,研究人员教会机械手利用人造皮肤 的触觉和基于照相机 的视觉,对装有有所不同量液体不半透明容器展开分类,并将数据发送到 GPU和Loihi,证明了该系统可以区分比较较小 的重量差异。

  在第二项实验中,研究人员用于完全相同 的触觉和视觉传感器,测试了机器人系统感官和辨识转动位移 的能力,证明该系统可以在0.08s内精确检测到转动位移。结果表明,通过尖峰神经网络(SNN)将基于事件 的视觉和触觉结合,比分开用于视觉数据 的准确性提升10%。在性能方面,Loihi处置传感数据 的速度比性能最佳 的GPU低21%,而功耗却较低了45倍。

  研究团队成员之一、NUS计算机学院助理教授Harold Soh补足说道:“我们对这些研究结果深感激动。这指出神经拟态系统有期望融合多传感器,解决问题机器人感官能力难题。这让我们朝着生产节约能源而且有一点信赖 的机器人又迈进了一步,这种机器人需要在车祸情况下很快、合理地作出反应。

”  英特尔神经拟态计算出来实验室主任Mike Davies回应:“新加坡国立大学 的这项研究,让人类对机器人技术 的未来有了深刻印象 的理解,也就是 说道,未来机器人不会以事件驱动 的方式,融合多模态来感官和处置信息。有更加多类似于 的研究表明,一旦我们对整个系统展开基于事件 的范式新的设计,还包括传感器、数据格式、算法和硬件体系结构,神经拟态计算出来 的用于可以明显减少延后和功耗。”  新的 的研究突破具备众多潜在应用于前景。研究人员指出,这项工作可以提高嵌入式,从而使诸如护理机器人和自动机器人手术等工作显得更为不切实际。


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