Nový čip od MIT prinesie robotom presné a rýchle 3D videnie

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Systém na čipe Gleanmer dokáže vytvárať presné 3D mapy okolia v reálnom čase s minimálnou spotrebou energie.

• Namiesto pamäťovo náročných priestorových pixelov využíva tento hardvér Gaussové  elipsoidy na rýchle a úsporné spracovanie prostredia.

• Zariadenie spotrebováva iba 6 mW energie, čo predstavuje zlomok odberu v porovnaní s existujúcimi komerčnými riešeniami.

Tím výskumníkov z technologického inštitútu MIT vyvinul systém na čipe s názvom Gleanmer, ktorý rieši problém modernej mikrorobotiky. Drobné autonómne drony či okuliare pre rozšírenú realitu doteraz narážali na obmedzenia pri mapovaní priestoru kvôli vysokej spotrebe energie a nedostatku pamäte.

Nový čip umožňuje týmto zariadeniam plynule vytvárať trojrozmerné mapy ich bezprostredného okolia v reálnom čase. Každý takto vybavený robot dokáže okamžite reagovať na prekážky a naplánovať si bezpečnú trasu k cieľu bez rizika nárazu. Bežné metódy 3D mapovania sa pri analýze prostredia spoliehajú na takzvané voxely, čo sú priestorové pixely vyžadujúce množstvo pamäte na spracovanie prekážok.

Výskumníci však pri vývoji zvolili odlišný prístup a skombinovali hardvérovú akceleráciu s vlastným úsporným algoritmom s názvom GMMap. Tento softvérový nástroj reprezentuje okolité objekty v priestore pomocou prispôsobiteľných trojrozmerných Gaussových elipsoidov, ktoré sa dokážu jednoducho prispôsobiť rôznym zakriveným povrchom.

Vďaka tomuto riešeniu sa znižujú nároky na úložisko a pamäťový priestor oproti tradičným metódam založeným na statických pixeloch. Čip v praxi funguje tak, že generuje tieto geometrické útvary z hĺbkových snímok v jedinom prechode a pôvodné dáta z kamery okamžite vymazáva. Systém preto nemusí v operačnej pamäti uchovávať celé obrázky, ale namiesto toho rýchlo porovnáva len susediace pixely a združuje ich do rovnakého elipsoidu.

Pri častom prekrývaní viacerých zaznamenaných objektov vykonáva čip ich spájanie priamo na geometrickej úrovni bez nutnosti opätovného načítania pôvodných pamäťových pixelov. Čip Gleanmer uchováva tieto aktívne dáta vo vyrovnávacej pamäti umiestnenej priamo vedľa výpočtových jadier, čo eliminuje energeticky náročné prenosy dát do externého úložiska.

Počas laboratórnych testov dokázal tento čip spracovávať video zo štandardného smartfónu a úspešne rekonštruovať rôzne typy prostredí v reálnom čase. Celé toto vizuálne spracovanie pritom prebieha s príkonom iba 6 mW, čo zodpovedá spotrebe jedinej malej diódy LED.

Táto nameraná hodnota spotreby predstavuje iba približne 2,5 % energie, ktorú by na rovnakú mapovaciu úlohu spotreboval najlepší doterajší komerčný čip určený na konštrukciu máp. Vďaka opätovnému využívaniu kompaktných elipsoidov priamo v procesore dokáže robot naplánovať bezpečnú trasu a ušetriť 80 % energie potrebnej na samotnú navigáciu.

Nová technológia poskytuje možnosti pre praktické využitie miniatúrnych dronov v rôznom priemyselnom prostredí s obmedzeným priestorom. Tieto drony by mohli bezpečne a autonómne lietať v stiesnených šachtách vetracích systémov a vyhľadávať tam potenciálne nebezpečné úniky plynov. Samotný čip môže rovnako dobre poslúžiť v okuliaroch pre rozšírenú realitu, ktoré sa využívajú pri chirurgických tréningoch alebo pri oprave strojov.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Úsporné 3D mapovanie umožňuje dlhodobé nasadenie miniatúrnych dronov v priemysle a uľahčuje vývoj ľahkých okuliarov pre rozšírenú realitu bez nutnosti veľkých batérií.

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT