211service.com
Ett hjärninspirerat chip tar till himlen
Det finns inte mycket utrymme mellan dina öron, men det som finns där kan göra många saker som en dator av samma storlek aldrig skulle kunna. Din hjärna är också mycket mer energieffektiv på att tolka världen visuellt eller förstå tal än något datorsystem.
Chipet monterat i mitten av detta lilla flygplan har 576 kiselneuroner. Kopplingarna mellan dessa nervceller kopplas om som svar på data från drönarens sensorer.
Det är därför akademiska laboratorier och företagslabb har experimenterat med neuromorfa chips som är modellerade på funktioner som ses i hjärnan. Dessa chip har nätverk av neuroner som kommunicerar i spikar av elektricitet (se Thinking in Silicon). De kan vara betydligt mer energieffektiva än konventionella chips, och vissa kan till och med automatiskt programmera om sig själva för att lära sig nya färdigheter.
Nu har ett neuromorft chip lossats från labbbänken och testats i ett litet drönarflygplan som väger mindre än 100 gram.
I experimentet tog prototypchippet, med 576 kiselneuroner, in data från flygplanets optiska, ultraljuds- och infraröda sensorer när det flög mellan tre olika rum.
Första gången drönaren flögs in i varje rum orsakade det unika mönstret av inkommande sensordata från väggar, möbler och andra föremål ett mönster av elektrisk aktivitet i neuronerna som chippet aldrig hade upplevt tidigare. Det fick den att rapportera att den befann sig i ett nytt utrymme, och gjorde också att sättet som dess neuroner kopplade till varandra förändrades, i en grov härma av lärande i en riktig hjärna. Dessa förändringar innebar att nästa gång farkosten gick in i samma rum, kände den igen den och signalerade som sådan.
Chipet som är involverat är långt ifrån redo för praktiskt utplacering, men testet ger empiriskt stöd för de idéer som har motiverat forskning om neuromorfa chips, säger Narayan Srinivasa, som leder HRL:s Centrum för neurala och emergenta system . Detta visar att det är möjligt att göra inlärning bokstavligen i farten, under mycket strikta storleks-, vikt- och kraftbegränsningar, säger han.
Drönaren, specialbyggd för testet av drönartillverkare Flygmiljö , baserat i Monrovia, Kalifornien, är sex tum kvadrat, 1,5 tum hög och väger bara 93 gram, inklusive batteriet. HRL:s chip utgjorde bara 18 gram av båtens vikt och använde endast 50 milliwatts effekt. Det skulle inte vara tillräckligt för en konventionell dator att köra programvara som kan lära sig att känna igen rum, säger Srinivasa.
Flygtestet var en utmaning som Pentagons forskningsbyrå DARPA ställde in som en del av ett projekt under vilket det har finansierat HRL, IBM och andra för att arbeta med neuromorfa chips. En motivation är förhoppningen att neuromorfa chips kan göra det möjligt för militära drönare att förstå video- och sensordata för sig själva, istället för att alltid behöva sända dem ner till jorden för analys av datorer eller människor.
Prototyper gjorda under DARPA:s program – som HRL:s – har gett lovande resultat, men mycket arbete återstår innan sådan teknik kan utföra användbart arbete, säger Vishal Saxena, biträdande professor arbetar med neuromorfa chips vid Boise State University. Den största utmaningen är att identifiera vilka applikationer som kommer att bli och att utveckla robusta algoritmer, säger han.
Forskare står också inför ett kyckling-och-ägg-scenario, med chips som utvecklas utan någon större aning om vilka algoritmer de kommer att köra och algoritmer som skrivs utan en fast uppfattning om vilka chipdesigner som kommer att etableras. Samtidigt upptäcker neuroforskare fortfarande nya saker om hur nätverk av riktiga hjärnceller fungerar på information. Det finns mycket arbete att göra tillsammans mellan krets- och algoritmexperter och neurovetenskapssamhället, säger Saxena.
Ändå överväger HRL:s ägare, GM och Boeing, redan hur de kan kommersialisera tekniken, säger Srinivasa. Ett alternativ skulle kunna vara att använda neuromorfa chips för att bygga in en viss intelligens i de sensorer som alltmer finns i bilar, flygplan och andra system.