Das Wahrnehmen von Reizen und das Berechnen einer Reaktion erfordert „viel Rechenaufwand“, was die Zeit begrenzt
Neue Entwicklungen werden für viele als Anstoß dienenRobotikanwendungen, einschließlich möglicherweise Erster Hilfe für infektiöse Patienten. „Es wäre großartig, wenn wir Roboter hätten, um das Risiko für Patienten und Krankenhausangestellte zu verringern“, sagt Neumann.
Forschungsergebnisse, die die Entwicklung beschreiben, werden auf der Internationalen Konferenz zur Architekturunterstützung für Programmiersprachen und Betriebssysteme im April vorgestellt.
Es gibt drei Hauptphasen im Betrieb des Roboters.Die erste ist die Wahrnehmung, bei der Daten mithilfe von Sensoren oder Kameras gesammelt werden. Die zweite Möglichkeit besteht in der Kartierung und Lokalisierung: Basierend auf dem, was die Roboter gesehen haben, müssen sie eine Karte der Welt um sie herum erstellen und sich dann darauf lokalisieren. Der dritte Schritt ist die Planung und Verkehrssteuerung, also die Erstellung eines Aktionsplans.
Diese Schritte können Zeit in Anspruch nehmen und enorm sein.Rechenleistung. Damit Roboter im Feld eingesetzt werden und in einer dynamischen Umgebung um den Menschen herum sicher arbeiten können, müssen sie in der Lage sein, sehr schnell zu denken und zu reagieren. Die derzeit verfügbaren Algorithmen können auf der aktuellen CPU-Hardware nicht schnell genug ausgeführt werden. "
Ja, Forscher arbeiten jetzt daran, etwas zu schaffenBessere Algorithmen, aber Softwareverbesserungen allein sind nicht die Antwort, sagt Neumann. Es ist Zeit, mit Hardwarebeschleunigung über die Standard-CPU hinauszugehen, die das Gehirn des Roboters antreibt.
Hardwarebeschleunigung bezieht sich auf die Verwendungeine spezialisierte Einheit zur effizienteren Ausführung bestimmter Rechenaufgaben. Ein Beispiel für einen Hardwarebeschleuniger ist eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), eine Mikroschaltung, die für die Parallelverarbeitung ausgelegt ist. Diese Geräte eignen sich für die Arbeit mit Grafiken, da sie aufgrund ihrer parallelen Struktur Tausende von Pixeln gleichzeitig verarbeiten können. Die meisten Roboter sind für bestimmte Anwendungen konzipiert und können von der Hardwarebeschleunigung profitieren. Aus diesem Grund haben die Ingenieure am MIT robomorphes Computing entwickelt.
Das System erstellt ein individuelles DesignAusrüstung, die den Computeranforderungen eines bestimmten Roboters am besten entspricht. Der Benutzer gibt die Parameter des Roboters ein, wie z. B. die Position der Gliedmaßen und die Bewegung der verschiedenen Teile. Die neue Entwicklung übersetzt diese physikalischen Eigenschaften in mathematische Matrizen. Sie sind "spärlich", was bedeutet, dass sie viele Nullwerte enthalten, die in etwa Bewegungen entsprechen, die aufgrund der spezifischen Anatomie des Roboters unmöglich sind. Ebenso ist die Bewegung der Hand einer Person begrenzt, da sie sich nur an bestimmten Gelenken biegen kann.
Das System entwirft dann die Hardwarearchitektur.spezialisiert auf Berechnungen mit nur Nicht-Null-Werten in Matrizen. Somit wird das resultierende Mikroschaltungsdesign angepasst, um die Effizienz der Rechenanforderungen des Roboters zu maximieren. Und dieses Setup hat sich beim Testen ausgezahlt.
Hardware-Architektur entworfen mitWenn diese Methode für eine bestimmte Anwendung verwendet wird, übertrifft sie Standard- und GPUs – achtmal schneller als eine CPU und 86-mal schneller als eine GPU.
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Zentraleinheit (CPU; auch Zentraleinheit – CPU; englisch Central Processing Unit, CPU, wörtlich –Zentraleinheit, oft nurProzessor) - elektronische Einheit oder integrierter Schaltkreis,Ausführen von Maschinenanweisungen (Programmcode), der Hauptteil der Hardware eines Computers oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung. Manchmal angerufenMikroprozessoroder einfachProzessor.