Das MIT hat eine Möglichkeit geschaffen, "Gehirne" für Roboter zu entwickeln, um ihre Arbeit zu beschleunigen

Das Wahrnehmen von Reizen und das Berechnen von Antworten erfordert "viel Berechnung", was die Zeit begrenzt

Reaktionen, erklärt Sabrina Neumann kürzlicherhielt ihren Ph.D. vom MIT. Neumann hat einen Weg gefunden, diese Diskrepanz zwischen dem "Geist" und dem Körper des Roboters zu bekämpfen. Die neue Roboter-Berechnungsmethode verwendet das physikalische Design des Roboters und die beabsichtigten Anwendungen, um einen speziellen Computerchip zu erstellen, der die Reaktionszeiten minimiert.

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.

Eine Studie, die das Design beschreibt, wird auf der Internationalen Konferenz zur architektonischen Unterstützung von Programmiersprachen und Betriebssystemen im April vorgestellt.

Die Arbeit eines Roboters besteht aus drei Hauptphasen.Die erste ist die Wahrnehmung, bei der Daten mit Sensoren oder Kameras erfasst werden. Die zweite ist die Kartierung und Lokalisierung: Basierend auf dem, was die Roboter gesehen haben, müssen sie eine Karte der Welt um sich herum erstellen und sich dann darauf definieren. Der dritte Schritt ist das Planen und Verwalten des Datenverkehrs, dh das Erstellen 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 mitMit dieser Methode für eine bestimmte Anwendung übertrifft sie Standard- und GPU-Prozessoren - achtmal schneller als eine CPU und 86mal schneller als eine GPU.

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Zentraleinheit (CPU; auch Zentraleinheit - CPU; englische Zentraleinheit, CPU, wörtlich - Zentraleinheitoft nur Prozessor) - eine elektronische Einheit oder eine integrierte Schaltung,Ausführen von Maschinenanweisungen (Programmcode), dem Hauptteil der Computerhardware oder der speicherprogrammierbaren Steuerung. Manchmal angerufen Mikroprozessor oder einfach Prozessor.