MIT har skapat ett sätt att utveckla "hjärnor" för robotar att påskynda sitt arbete

Att uppfatta stimuli och beräkna ett svar kräver "mycket beräkning" vilket begränsar tiden

reaktioner, förklarar Sabrina Neumann, nyligentog sin doktorsexamen från MIT. Neumann hittade ett sätt att bekämpa denna diskrepans mellan robotens "sinne" och kropp. En ny metod för robotberäkning använder robotens fysiska design och avsedda applikationer för att skapa ett specialiserat datorchip som minimerar svarstiden.

Ny utveckling kommer att fungera som drivkraft för mångarobotikapplikationer, inklusive möjligen första hjälpen för smittsamma patienter. "Det skulle vara jättebra om vi hade robotar för att minska risken för patienter och sjukhusarbetare", säger Neumann.

Forskning som beskriver utvecklingen kommer att presenteras vid den internationella konferensen i april om arkitektoniskt stöd för programmeringsspråk och operativsystem. 

Det finns tre huvudsteg i robotens drift.Den första är perception, vilket innebär att man samlar in data med hjälp av sensorer eller kameror. Det andra är kartläggning och lokalisering: baserat på vad robotarna har sett måste de bygga en karta över världen runt dem och sedan lokalisera sig själva på den. Det tredje steget är planering och trafikledning, med andra ord att bygga en handlingsplan.

Dessa steg kan ta tid och kan vara enorma.beräkningskraft. För att robotar ska kunna distribueras i fält och fungera säkert i en dynamisk miljö runt människor måste de kunna tänka och reagera mycket snabbt. De för närvarande tillgängliga algoritmerna kan inte köras på aktuell CPU-maskinvara tillräckligt snabbt. "

Ja, forskare arbetar nu med att skapabättre algoritmer, men endast mjukvaruförbättringar är inte svaret, säger Neumann. Det är dags att gå utöver standard-CPU: n, som driver robotens hjärna, med hårdvaruacceleration.

Hårdvaruacceleration avser användningen specialiserad enhet för effektivare utförande av vissa beräkningsuppgifter. Ett exempel på en hårdvaruaccelerator är en grafikbehandlingsenhet (GPU), en mikrokrets utformad för parallell bearbetning. Dessa enheter är praktiska för att arbeta med grafik eftersom deras parallella struktur gör det möjligt för dem att samtidigt bearbeta tusentals pixlar. De flesta robotar är utformade med en viss uppsättning applikationer och kan dra nytta av hårdvaruacceleration. Därför skapade ingenjörer vid MIT robomorf databehandling.

Systemet skapar en individuell designutrustning som bäst passar datorns behov av en viss robot. Användaren matar in robotens parametrar, såsom extremiteterna och rörelsen hos de olika delarna. Den nya utvecklingen översätter dessa fysiska egenskaper till matematiska matriser. De är "glesa", vilket innebär att de innehåller många nollvärden som ungefär motsvarar rörelser som är omöjliga med tanke på robotens specifika anatomi. På samma sätt är en persons handrörelse begränsad eftersom den bara kan böjas vid vissa leder.

Systemet designar sedan hårdvaruarkitekturen,specialiserade på att utföra beräkningar med endast värden som inte är noll i matriser. Således är den resulterande mikrokretsdesignen anpassad för att maximera effektiviteten i robotens datorbehov. Och den inställningen gav resultat i testningen.

Hårdvaruarkitektur designad medGenom att använda den här metoden för en specifik applikation överträffar den standard och GPU:er – åtta gånger snabbare än en CPU och 86 gånger snabbare än en GPU.

Läs mer

Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda

Forskare har föreslagit att kolonisera Ceres satellit

Titta på de sällsynta blixtarna: blå jet och älva som tas från ISS

Central processing unit (CPU; även central processing unit - CPU; engelsk central processing unit, CPU, bokstavligen -centrala behandlingsenheten, ofta baraprocessor) - elektronisk enhet eller integrerad krets,exekvera maskininstruktioner (programkod), huvuddelen av hårdvaran i en dator eller programmerbar logisk styrenhet. Kallas iblandmikroprocessoreller baraprocessor.