Pagbuo ng indibidwal na “utak” para sa mga robot

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng isang awtomatikong paraan upang paunlarin ang hardware o “talino” na nagpapabilis sa paggana ng robot.

Ang bagong sistema ay bubuo ng mga arkitektura ng hardware upang mapabilis ang oras ng pagtugon ng robot.

Mga modernong robot maaari bilisan. “Ang mga engine ay mabilis at malakas,” sabi ni Sabrina Neumann.

Gayunpaman sa mga kumplikadong sitwasyon tulad ng pakikipag-ugnay sa mga tao, karaniwan ang mga robot hindi na kailangan bilisan. “Ang pagbitay ay kung ano ang nangyayari sa ulo ng isang robot,” dagdag niya.

Ang pang-unawa sa stimuli at pagkalkula ng tugon ay nangangailangan ng isang “computational load” na naglilimita sa oras ng pagtugon, sabi ni Neumann, na nagtapos kamakailan sa isang Ph.D. З Laboratoryo ng Agham sa Computer at Artipisyal na Intelihensiya (CSAIL). Nakahanap ng paraan si Neumann upang labanan ang hindi pagtutugma sa pagitan ng “isip” at katawan ng robot. Ang pamamaraan, na tinatawag na robomorphic computing, ay gumagamit ng pisikal na layout ng robot at nakadisenyo ng mga application upang lumikha ng isang indibidwal na computer chip na nagpapaliit sa oras ng pagtugon ng robot.

Ang advance ay maaaring itulak ang maraming mga application ng robotics, kabilang ang marahil advanced na pangangalagang medikal sa mga nakahahawang pasyente. “Napakaganda kung mayroon kaming mga robot na makakatulong na mabawasan ang peligro para sa mga pasyente at kawani ng ospital,” sabi ni Neumann.

Ipapakita ni Neuman ang pag-aaral sa Abril International Conference tungkol sa Suporta sa Arkitektura para sa Mga Wika sa Programming at Mga Operating System. Kasama sa mga co-sponsor ng MIT ang nagtapos na mag-aaral na sina Thomas Burgett at Srini Devadas, propesor ng electrical engineering na si Edwin Sibley Webster at associate professor ng agham na Neumann. Ang iba pang mga kapwa may-akda ay kinabibilangan nina Brian Plancher, Thierry Tambe at Vijay Janapa Reddy, lahat mula sa Harvard University. Si Neumann ay isang nagtapos na mag-aaral ng NSF Computing Innovation Fellow sa Harvard School of Engineering at Applied Science.

Ayon kay Neumann, ang robot ay may tatlong pangunahing yugto. Ang una ay pang-unawa, na nagsasangkot ng pagkolekta ng data gamit ang mga sensor o camera. Ang pangalawa ay ang pagmamapa at pag-localize: “Batay sa kanilang nakikita, kailangan nilang bumuo ng isang mapa ng mundo sa kanilang paligid, at pagkatapos ay isalokal ang kanilang sarili sa mapang iyon,” sabi ni Neumann. Ang pangatlong hakbang ay ang pagpaplano at pamamahala ng trapiko – sa madaling salita, pagpaplano ng kurso.

Ang mga hakbang na ito ay maaaring tumagal ng oras at isang kakila-kilabot na lakas ng computing. “Para sa mga robot na mai-deploy sa larangan at ligtas na magtrabaho sa isang pabago-bagong kapaligiran sa paligid ng mga tao, kailangan nilang makapag-isip at mabilis na mag-react,” sabi ni Plancher. “Ang mga kasalukuyang algorithm ay hindi maaaring tumakbo sa kasalukuyang hardware ng CPU nang mabilis.”

Idinagdag ni Neumann na ang mga mananaliksik ay nagsaliksik ng mas advanced na mga algorithm, ngunit naniniwala siya na ang pagpapabuti ng software lamang ay hindi ang solusyon. “Ano ang medyo bago ay ang ideya na maaari mong tuklasin at mas mahusay na kagamitan.” Nangangahulugan iyon na lampas sa isang karaniwang chip upang maproseso ang isang processor na bubukas sa utak ng robot – gamit ang pagpapabilis ng hardware.

Ang pagpabilis ng hardware ay nagsasangkot ng paggamit ng isang dalubhasa na yunit ng hardware upang mas mahusay na maisagawa ang ilang mga gawain sa computational. Kadalasan ang isang hardware accelerator ay isang graphics processor (GPU), isang chip na dalubhasa sa parallel na pagproseso. Ang mga aparatong ito ay maginhawa para sa graphics dahil ang kanilang parallel na istraktura ay nagbibigay-daan sa iyo upang iproseso ang libu-libong mga pixel nang sabay-sabay. “Ang GPU ay hindi pinakamahusay sa lahat, ngunit mas mabuti para sa kung saan ito nilikha,” sabi ni Neumann. “Nakakakuha ka ng mas mahusay na pagganap para sa isang partikular na aplikasyon.” Karamihan sa mga robot ay dinisenyo kasama ang isang hanay ng mga application, kaya maaaring makinabang mula sa pagpabilis ng hardware. Iyon ang dahilan kung bakit ang koponan ni Neumann ay gumawa ng mga pagkalkula ng robomorphic.

Lumilikha ang system ng isang indibidwal na disenyo ng hardware na pinakamahusay na nakakatugon sa mga pangangailangan sa computing ng isang partikular na robot. Ang gumagamit ay pumapasok sa mga parameter ng robot, tulad ng lokasyon ng mga limbs at kung paano makagalaw ang iba’t ibang mga kasukasuan. Isinalin ng sistemang Neumann ang mga katangiang ito sa mga matematika sa matematika. Ang mga matrice na ito ay “kalat-kalat,” nangangahulugang naglalaman ang mga ito ng maraming mga halagang zero na halos tumutugma sa mga paggalaw na imposibleng ibinigay ang anatomya ng robot. (Katulad nito, ang paggalaw ng iyong braso ay limitado, dahil maaari lamang itong yumuko sa ilang mga kasukasuan – hindi ito walang katapusang kakayahang umangkop ng mga pansit para sa spaghetti.)

Ang system ay bubuo ng isang arkitektura ng hardware na nagdadalubhasa sa pagpapatakbo ng mga kalkulasyon lamang sa mga halagang hindi nonzero sa mga matrice. Kaya, ang nagresultang disenyo ng maliit na tilad ay idinisenyo upang isaalang-alang ang maximum na kahusayan ng mga pangangailangan sa computing ng robot. At ang setting na ito ay nagbigay ng mga resulta kapag nasubukan.

Ang arkitektura ng hardware na binuo gamit ang pamamaraang ito para sa isang tukoy na aplikasyon ay nakahihigit sa handa nang mga yunit ng CPU at GPU. Habang ang koponan ni Neumann ay hindi nakagawa ng isang espesyal na maliit na tilad mula sa simula, pinrograma nila ang isang maaaring mai-configure na patlang na maaaring i-configure sa patlang, isang hanay ng mga pintuang-daan (FPGA) alinsunod sa mga alay ng kanilang system. Sa kabila ng pagtakbo sa isang mas mababang bilis ng orasan, ang chip na ito ay tumakbo ng walong beses na mas mabilis kaysa sa CPU at 86 beses na mas mabilis kaysa sa GPU.

“Tuwang tuwa ako sa mga resulta,” sabi ni Neumann. “Kahit na pinabagal kami ng isang mas mababang bilis ng orasan, binawi namin ito na may kahusayan lamang.”

Nakikita ng Plancher ang malawak na potensyal para sa robomorphic computing. “Sa isip, makakagawa tayo kalaunan ng aming sariling chip sa pagpaplano ng paggalaw para sa bawat robot, na pinapayagan silang mabilis na kalkulahin ang ligtas at mahusay na mga paggalaw,” sabi niya. “Hindi ako magtataka kung 20 taon na ang lumipas ang bawat robot ay may maraming mga sariling chips ng computer na pinapatakbo, at iyon ay maaaring isa sa mga ito.” Idinagdag ni Neumann na ang mga pagkalkula ng robomorphic ay maaaring payagan ang mga robot na mapawi ang mga tao sa peligro sa iba’t ibang mga setting, tulad ng pag-aalaga sa mga pasyente ng covid-19 o pagmamanipula ng mga mabibigat na bagay.

“Ang gawaing ito ay kapanapanabik dahil ipinapakita nito kung paano magagamit ang mga dalubhasang disenyo ng circuit upang mapabilis ang pangunahing sangkap ng pagkontrol ng robot,” sabi ni Robin Dates, isang engineer ng robotics ng Boston Dynamics na hindi kasangkot sa pag-aaral. “Ang pagganap ng software ay mahalaga para sa robotics dahil ang totoong mundo ay hindi kailanman naghihintay para sa isang robot na matapos ang pag-iisip.” Idinagdag niya na ang promosyon ni Neumann ay maaaring payagan ang mga robot na mag-isip nang mas mabilis, “pag-unlock ng mga nakagaganyak na pag-uugali na dati ay masyadong mahirap makalkula.”

Susunod, plano ni Neuman na i-automate ang buong sistema ng robomorphic computing. I-drag at i-drop lang ng mga gumagamit ang mga parameter ng kanilang robot, at “sa kabilang banda ay naglalabas ng isang paglalarawan ng kagamitan. Sa palagay ko iyan ang itutulak sa gilid at gawin itong talagang kapaki-pakinabang.”

Ang pag-aaral na ito ay pinondohan ng National Science Foundation, ang Computing Technology Agency, ang proyekto ng CIFellows at ang Agency for Advanced Defense Projects in Defense.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Sinabi ng mga mananaliksik na natuklasan nila ang mga misteryo ng mga buwan ng Mars

Ang artista ay maaaring pinagmulan ng pilosopiya at ang pagkamatay ng hidwaan sa pagitan ng unang buwan ng Mars at mga asteroid. Kredito:...

Mga pagkakasunud-sunod ng 64 Perpektong Mga Genome ng Tao upang mas mahusay na makuha ang pagkakaiba-iba ng genetiko

Gusali ng genome. Utang: NIH Ang Susunod na Mga Genome ng Tao ay Magsisilbing isang Bagong Sanggunian para sa Pagpaplano ng Genetic Genetic at...

Patuloy na sinusubaybayan ng bagong patch ng balat ang mga signal ng cardiovascular at antas ng biochemical

Ang malambot na nababanat na patch na ito ay maaaring sabay na kontrolin ang presyon ng dugo at antas ng biochemical ng isang gumagamit....

Ang unang pandaigdigang pagtatantya na ang kalikasan ay gumagamot ng 41.7 milyong toneladang basura ng tao sa isang taon

Ipinapakita ng larawang ito ang hindi ginagamot na dumi sa alkantarilya malapit sa mga pakikipag-ayos sa Peri-urban Hyderabad. Kredito: Tishat Poonthu Ayon sa mga...

Ang Vitamin B6 ay Makagagamot ng Mga Bagyo sa Cytokine sa COVID-19 at Hindi Mapigilan ang Mga Dugo na Nakaugnay sa Kamatayan

Ang Vitamin B6 ay maaaring makatulong na mapanatili ang mga cytokine cytokine sa COVID-19. Makakatulong ang bitamina B6 na kalmado ang mga bagyo ng cytokine...

Newsletter

Subscribe to stay updated.