在你头上蜂鸣(míng)不(bú)止、盘(pán)旋不已的无人机可能比你想(xiǎng)象中(zhōng)的要更加聪明(míng)。拥有类似大(dà)脑的神经硬件的小(xiǎo)型无人机(jī)很(hěn)快将(jiāng)一飞冲天,与其他类型的飞机携手(shǒu)畅游(yóu)。这种智能无人机能看见并且自(zì)动(dòng)避免潜在的灾难,它们(men)将大大延伸无人机的功用,成为无(wú)人机家族的新明星。据(jù)英国《新科学家(jiā)》网站近日(rì)报道(dào),拥有神经硬件、能(néng)像人(rén)脑一样思考和学习(xí)的智能“迷你”无人(rén)机有可能于今年年内飞(fēi)上(shàng)天空,执行(háng)送货(huò)任务或监(jiān)测农(nóng)作物的生长情况(kuàng)。
神经芯片让无人机具(jù)备“感知—规避”能力
包括(kuò)亚马逊、DHL、谷歌等在内的行业(yè)翘楚都在(zài)研发(fā)自(zì)己的无人机舰队,用于快速递送消费(fèi)品、快餐甚至药品等。然而,目前(qián)的无人机(jī)只限于在人力操作的视线(xiàn)范围之内飞行,因为人们担心其会相撞(zhuàng)。
因(yīn)此,无人机需要(yào)拥有自动(dòng)“感知—规避”能(néng)力,才能执行独立递送的任务。对于无人机来说,如果在其上安装能够识别视频中的物体并实时做(zuò)出反(fǎn)应的机器,不仅会使其变(biàn)得太笨(bèn)重,而且能耗也(yě)太高,因此,并不现实(shí),这意味(wèi)着无人机必须依靠雷达等短(duǎn)程传感器,但雷达并不能(néng)对避免相撞提供更(gèng)充分的警告。因此,解决问题的关键可能在于模(mó)拟动物或人类大脑的工作(zuò)原(yuán)理和机制(zhì):我们的(de)大脑在处理数字任务方面的(de)表(biǎo)现差强人意,但(dàn)能(néng)更快地处理复(fù)杂的(de)传感输出。
位于美国爱达荷州首府博伊西(xī)的生物启示(shì)技(jì)术公司就在做这样的事(shì)情。该公司正在用(yòng)忆阻器建(jiàn)造可供无(wú)人机使用的感知—规(guī)避系统。他(tā)们(men)研制的“忆阻器”部件由(yóu)一种仅为头(tóu)发(fā)丝百(bǎi)分(fèn)之一左右(yòu)粗细(xì)的导线制成,导线的长度在通电后会发生改变,断(duàn)电后会回(huí)复到原状,长度的变化幅度可以(yǐ)转化为电(diàn)信号:导线越长,电(diàn)阻越低,类(lèi)似于大脑中的神经元,忆阻器(qì)的状态取决于其上加载的电信号的强度。该公(gōng)司(sī)首(shǒu)席执行官泰瑞·加弗荣说(shuō):“我们研发的忆组器(qì)的诱(yòu)人前景(jǐng)在于,它与生物体神经(jīng)突触的状态变化特征有着难(nán)以解释的相(xiàng)像性,这就(jiù)形成了能模拟(nǐ)神经元(yuán)及其间关(guān)联的学习系统的(de)基础。”
加弗荣(róng)表示,这种能模拟生物体突触功能的忆阻器可以被(bèi)用在飞行控制系统上,让其(qí)达到(dào)如同昆虫飞行(háng)一(yī)般的控制精度。该公司的无人机(jī)将(jiāng)于今年年底进行首次试飞(fēi)。他们会在无人机(jī)目前(qián)已有的照相机上连接一块芯片大小(xiǎo)的神经系统,研究人员可以对(duì)该神经系统(tǒng)进行训练,让其能识别(bié)远距离的飞机和(hé)其他危害。这套系统也能识别出云、鸟类、建筑以(yǐ)及发(fā)射(shè)塔等各类目标(biāo),并使用视(shì)觉信号对这些物(wù)体与自(zì)己之间的距离(lí)进行精准地判断,从而(ér)使无人机(jī)能制(zhì)定出新的飞行路线来避(bì)免相撞,并对相关信息(xī)进行实时更新。
能在多个领域大显身手
像这个研究领域的其他公司一样,生物启示技术(shù)公司的研究也受到了美国军方(fāng)的(de)青睐(lài)并对(duì)此提供(gòng)了资助(zhù)。这(zhè)种无人机或许会在(zài)多(duō)个(gè)领域大(dà)显身(shēn)手(shǒu)。
感知—规避功(gōng)能将使小型无人机(jī)舰(jiàn)队能像(xiàng)鸟儿或昆虫一样,在城市穿梭,递送包裹,配备了神经传感(gǎn)器的无(wú)人机或许可以在任何地方着陆,甚至(zhì)降落在阳(yáng)台上,给人们带来(lái)惊喜。
除此之外,能自动识别物体也有望使小型无人机在精准农(nóng)业领域大显身手。加弗荣说:“农业无人机能(néng)对农(nóng)场进行巡(xún)视,发现农作物(wù)的长势并不那么繁荣的区域并(bìng)为农场主提供详细(xì)的有关(guān)农场是否(fǒu)需要水、废料或(huò)者杀虫剂等的信(xìn)息。”
而(ér)在工业领域,新(xīn)型(xíng)智能无人机能巡(xún)逻管道(dào),查找(zhǎo)漏洞(dòng),或者(zhě)发(fā)现电力系(xì)统的故障。至于在家里,智能无人机能擦(cā)洗玻璃、扔垃圾甚至给(gěi)花园除草,或者(zhě)寻找空的停车位。加弗荣(róng)说:“它会在(zài)周(zhōu)围逡巡,寻找(zhǎo)停车位。”这种智能无人机甚至能追踪动物(wù)的种群数(shù)量,加弗荣(róng)说:“这些系统不(bú)仅能自(zì)动飞行,还(hái)能很好地区分出一头小(xiǎo)鹿和(hé)一只(zhī)狼。”
除了(le)受到忆阻器启发而制造的神经网络(luò)之外(wài),科学家们也(yě)研制出(chū)了其(qí)他(tā)类(lèi)型的神经网络,比如,仿人脑(nǎo)芯片TrueNorth。由(yóu)美(měi)国能源部高级研究计划局(DARPA)同IBM公司(sī)携手研(yán)制的效仿人脑的(de)TrueNorth计(jì)算(suàn)机系统只有邮票大小、重量仅(jǐn)几克,但却集成(chéng)了54亿个(gè)硅(guī)晶(jīng)体管,内置(zhì)了4096个内核,100万个“神经元(yuán)”、2.56亿个(gè)“突触”,能力(lì)相当(dāng)于(yú)一(yī)台超级计(jì)算机(jī),功耗却(què)只有65毫瓦。据(jù)谷歌表示(shì),这种认(rèn)知芯片可以执行感知、交(jiāo)互、识别(bié)等(děng)任务。(南京领航无人机)

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