在你头上蜂鸣不止、盘旋不已的无人机可能比(bǐ)你想象中的要更加聪(cōng)明。拥(yōng)有类似大(dà)脑的神经硬件的小(xiǎo)型无人机很快将一飞冲天,与(yǔ)其他类型的飞(fēi)机携手畅(chàng)游。这种智能无(wú)人机能看(kàn)见并且(qiě)自(zì)动避(bì)免潜在的(de)灾难(nán),它们(men)将大大延伸无人机的功用,成为无人机家族的新明星。据英国《新科学家(jiā)》网站近日报道,拥有神经硬件、能像(xiàng)人脑一样思考和学习的智能“迷你”无人(rén)机有可能于(yú)今年(nián)年内飞上天空,执行送货任务或监测农作物(wù)的生长情况。
神经芯(xīn)片让无人机(jī)具备“感知—规避”能力
包括亚马逊、DHL、谷(gǔ)歌等在内(nèi)的行业翘楚(chǔ)都在研发自己的无(wú)人机舰队,用于(yú)快速递送消(xiāo)费品(pǐn)、快餐甚至药品等。然(rán)而(ér),目前的无(wú)人机(jī)只限(xiàn)于在(zài)人力操作的视线范(fàn)围之内飞行,因为(wéi)人们担(dān)心其会相(xiàng)撞(zhuàng)。
因此(cǐ),无人机需要拥有自动“感知—规避”能力,才能执行独(dú)立递送的任务。对于无人机来说,如果(guǒ)在其上安装(zhuāng)能够识别视频中的物体并实时做(zuò)出反应的机器(qì),不仅会(huì)使其变(biàn)得太笨重,而且能(néng)耗也太高(gāo),因此,并(bìng)不现实,这意味着(zhe)无人机(jī)必须依靠雷达等短程传感器,但雷达并不能对避免相(xiàng)撞提供(gòng)更充分的警告。因此,解(jiě)决(jué)问题的关键可能在于模拟动(dòng)物或人类大脑的工作原理和(hé)机制:我们的(de)大脑在处理数(shù)字任务方面的表(biǎo)现(xiàn)差强人意,但能更快地处理复杂的传(chuán)感输出。
位于美国(guó)爱达荷州首府(fǔ)博伊(yī)西的生(shēng)物启示技术公司就在做(zuò)这样的事情(qíng)。该公司正(zhèng)在用忆阻器建造可(kě)供无人(rén)机使用(yòng)的感知—规避(bì)系(xì)统。他们研制的“忆阻器”部件由一种仅为头发丝(sī)百分之一左右粗细的导线制成,导线的(de)长度在通(tōng)电后会发生改(gǎi)变,断电后会回复到原状(zhuàng),长度(dù)的变化幅度可以转化为电(diàn)信号:导(dǎo)线越长,电阻越低,类似(sì)于大脑中的神经(jīng)元(yuán),忆阻器的(de)状(zhuàng)态取决于其上加载的电(diàn)信号的强度。该公司首席执行官泰瑞·加弗荣(róng)说:“我们研发的忆(yì)组器的诱人(rén)前景在于,它与生(shēng)物体(tǐ)神(shén)经突触的状态变化特征有着难(nán)以解(jiě)释(shì)的(de)相像(xiàng)性,这就形成了能(néng)模拟神经元及其间关(guān)联的学习系统的基础。”
加弗(fú)荣表示,这种能模拟生(shēng)物体突(tū)触(chù)功能的忆阻器可以(yǐ)被用在飞行控制系统上,让其达到如同昆虫飞行一般(bān)的(de)控制(zhì)精(jīng)度。该公司的(de)无(wú)人机(jī)将于今年年底进(jìn)行首次试飞。他们会在无(wú)人机目(mù)前已有的照相机上连接一块芯片大(dà)小的神经(jīng)系统,研究(jiū)人员可以对该神经系统进行训练,让其能识别远(yuǎn)距(jù)离的飞机和其他危害。这套系(xì)统也(yě)能识别出(chū)云、鸟类、建筑以(yǐ)及发射塔等各类(lèi)目标,并使用视觉信号对这些物(wù)体与自己之间的距(jù)离进行(háng)精准地判断,从(cóng)而使无人机能制定出新的飞行(háng)路线来避(bì)免相撞(zhuàng),并对相关信息进行实(shí)时更(gèng)新。
能在多个领域大显身(shēn)手
像这(zhè)个研究领域的其他公司一(yī)样(yàng),生物启示(shì)技术公(gōng)司的研究也(yě)受(shòu)到(dào)了美(měi)国军(jun1)方的青(qīng)睐并对(duì)此提供了资(zī)助。这种无人机或许会(huì)在(zài)多个领域大显(xiǎn)身手。
感知—规避功能将使小型无(wú)人机舰队能像(xiàng)鸟儿或昆虫(chóng)一样,在城市穿梭,递送(sòng)包(bāo)裹,配备了神经传感器的(de)无人机或许可以在任何地(dì)方(fāng)着陆,甚至降落(luò)在(zài)阳台上,给(gěi)人们带来惊(jīng)喜。
除此之外,能自动(dòng)识别物(wù)体也(yě)有望使小型无(wú)人机(jī)在精准农业领域大显身手。加弗荣说:“农业无人机能对农场进(jìn)行巡视,发现(xiàn)农(nóng)作物的长(zhǎng)势并不那么繁荣的区域并为农场主提供详细(xì)的有关农场是否需要水、废料或(huò)者杀(shā)虫剂等的信息(xī)。”
而(ér)在工业领域,新型智(zhì)能(néng)无(wú)人机能巡逻管(guǎn)道,查(chá)找漏洞,或者发(fā)现电(diàn)力(lì)系统的(de)故障。至于在(zài)家(jiā)里,智能无人机(jī)能擦洗(xǐ)玻璃、扔垃圾甚至给花园除草,或者寻找空(kōng)的停车位。加弗(fú)荣(róng)说:“它会在(zài)周围逡巡(xún),寻找停车位。”这种(zhǒng)智(zhì)能无人(rén)机甚(shèn)至(zhì)能追踪动物的种(zhǒng)群数量,加弗荣说:“这(zhè)些(xiē)系统不仅能自动飞行,还(hái)能(néng)很好(hǎo)地(dì)区分出一(yī)头(tóu)小鹿(lù)和(hé)一只(zhī)狼。”
除了(le)受到忆阻器启发而制造(zào)的神经网络之外,科(kē)学家们也研(yán)制出了(le)其他类型的神经网络,比如,仿(fǎng)人脑芯片TrueNorth。由美国能(néng)源部高(gāo)级研(yán)究计(jì)划局(DARPA)同IBM公(gōng)司携(xié)手研制的效(xiào)仿人脑的TrueNorth计算机系统(tǒng)只有邮票(piào)大小、重量仅几克,但却集成了54亿个硅晶体管,内置(zhì)了4096个内核,100万个“神经元”、2.56亿个“突触(chù)”,能力相当于(yú)一(yī)台(tái)超级计算(suàn)机,功耗却只有65毫(háo)瓦。据谷歌表示,这种认知芯片可以执行感知、交互(hù)、识别等任务。(南京领航无人机)

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