在(zài)你头上蜂鸣不止(zhǐ)、盘旋不已的无人机可能比你想象中的要更加聪明。拥有类似大脑的神经(jīng)硬(yìng)件的小(xiǎo)型无人(rén)机(jī)很快将一飞冲天,与其他类型(xíng)的飞机携(xié)手畅游。这种智能无人机能(néng)看见并且自动避免潜(qián)在(zài)的灾难,它们将大(dà)大延(yán)伸无(wú)人机的(de)功用(yòng),成为无人机(jī)家族的(de)新明(míng)星。据英国《新科学家(jiā)》网(wǎng)站(zhàn)近日报道,拥有神经硬件(jiàn)、能像人(rén)脑一样思考和学习的智能“迷你”无人(rén)机有(yǒu)可能于今年年内飞上天空,执行送货(huò)任务(wù)或监测(cè)农作物的生长(zhǎng)情(qíng)况(kuàng)。
神(shén)经芯片让无人(rén)机具备(bèi)“感(gǎn)知—规避”能力
包括亚马逊(xùn)、DHL、谷歌等在(zài)内的行(háng)业翘楚都在研发自己的无人机舰队,用于快速递送消费品、快餐甚至(zhì)药品等。然而,目前(qián)的无人机只限于在人力操(cāo)作的视线(xiàn)范围(wéi)之内飞(fēi)行,因为人们担心其会(huì)相(xiàng)撞。
因(yīn)此(cǐ),无人(rén)机需要拥(yōng)有自(zì)动“感知—规(guī)避”能力,才能执行独立递送(sòng)的任务。对于无人机来说,如果(guǒ)在(zài)其上(shàng)安装能够识别视(shì)频中的物体并实时做出反应的机器,不仅会使其(qí)变得太笨重,而且能耗(hào)也太高(gāo),因此(cǐ),并不现实,这意味(wèi)着(zhe)无人机(jī)必须(xū)依靠雷达等短程传感(gǎn)器,但(dàn)雷(léi)达并(bìng)不(bú)能(néng)对避免相(xiàng)撞提供更充分(fèn)的警告(gào)。因此,解(jiě)决问题的关键可(kě)能在于模拟(nǐ)动物或人类大脑(nǎo)的工作原(yuán)理和机制:我们的大脑(nǎo)在处理数(shù)字任务方面的表(biǎo)现(xiàn)差(chà)强(qiáng)人意,但能更(gèng)快地(dì)处理复杂的传感输出。
位于美国爱达(dá)荷(hé)州(zhōu)首府博伊(yī)西的生物启(qǐ)示技术公司就在做这样的事情。该公司正在用忆(yì)阻器建造可供无人机使用的感(gǎn)知—规避(bì)系统(tǒng)。他(tā)们研制(zhì)的“忆阻器”部(bù)件由一(yī)种仅为头(tóu)发丝百分之一(yī)左右粗细的导线制成,导线的长度(dù)在通电后会发(fā)生改变,断电后会回复(fù)到原(yuán)状(zhuàng),长度的变化幅度可以转化为电信号:导线越长,电阻越低,类似于大脑中的神经元,忆阻器的(de)状态(tài)取决于其上加载的(de)电信(xìn)号的强度。该公司首席(xí)执行(háng)官泰瑞·加弗荣说:“我们(men)研发(fā)的忆组器的诱人前景在于,它(tā)与生物(wù)体神经突触的状态变化(huà)特征有着难以解释的相像性,这就形成了能模拟神经元及其间关联的学(xué)习(xí)系统的(de)基础。”
加弗荣表示,这(zhè)种能模(mó)拟(nǐ)生物体突触功能(néng)的忆阻(zǔ)器可以被(bèi)用(yòng)在飞行控(kòng)制(zhì)系统上,让其达(dá)到(dào)如同昆虫飞行一(yī)般(bān)的控制精度。该(gāi)公司的无人(rén)机将于(yú)今年年(nián)底进行首次试飞。他们会在(zài)无人机目前已有的照(zhào)相机上连接一块芯片大小的(de)神经系统(tǒng),研究人(rén)员可以对该神经系统进行训练,让其能(néng)识别(bié)远距(jù)离(lí)的飞机和其他危害。这套系统也(yě)能识别出云、鸟(niǎo)类、建(jiàn)筑以及发射塔等各类目标,并使(shǐ)用(yòng)视(shì)觉信号对这(zhè)些(xiē)物体(tǐ)与自(zì)己之间的距(jù)离进行精准地判断,从而使无人机能制定出新的飞行路(lù)线(xiàn)来避免相撞,并对相关信息进(jìn)行实时更新(xīn)。
能在多个领域大(dà)显身手
像这个研究领(lǐng)域的其(qí)他(tā)公司一样,生物启示技术(shù)公司的(de)研究也受(shòu)到了美国(guó)军(jun1)方(fāng)的青睐并对此提供了资助。这种无人机或许会在多个领域大(dà)显身手。
感知—规避功(gōng)能将使小(xiǎo)型无人(rén)机舰队能像鸟儿或昆虫(chóng)一样,在城(chéng)市(shì)穿梭,递送包裹,配备了神(shén)经传感器的无人机或(huò)许(xǔ)可以在(zài)任何(hé)地(dì)方着陆,甚至降(jiàng)落在阳台上,给人们带来惊喜。
除(chú)此之外,能自动识别物体也有望使小型无人机在精(jīng)准农业领域(yù)大显(xiǎn)身手(shǒu)。加弗荣说:“农业无人(rén)机能对(duì)农(nóng)场进行巡(xún)视,发现农作(zuò)物的长(zhǎng)势并不那么(me)繁荣的区域并(bìng)为农场主提供(gòng)详细的有关农场是否需要水、废料或者(zhě)杀虫剂等的信息。”
而(ér)在工业领域(yù),新型(xíng)智能无人(rén)机(jī)能巡逻管道,查找漏洞,或者(zhě)发现(xiàn)电力系统的故障(zhàng)。至于在家里,智能无人机能(néng)擦洗玻璃、扔垃圾甚至给花园除(chú)草,或(huò)者寻找空的(de)停车位。加弗荣说:“它会在(zài)周围逡巡,寻找停车位。”这种智能无(wú)人机甚至(zhì)能追踪动物的种群数量,加(jiā)弗(fú)荣说:“这些系统不仅能自(zì)动飞行(háng),还能很好地区分出(chū)一头小鹿和一只狼。”
除了(le)受到忆阻器(qì)启发而制造的(de)神经网络之外,科学家们也研制出了其他类型的神经网络,比如,仿人脑芯片(piàn)TrueNorth。由美(měi)国能源部高级研究计划局(DARPA)同IBM公司(sī)携手(shǒu)研制的效仿人(rén)脑的TrueNorth计算机系统只有(yǒu)邮票(piào)大小、重量仅几克,但却集成了54亿(yì)个硅晶体管,内(nèi)置了4096个内核,100万个“神经元”、2.56亿个“突触(chù)”,能力(lì)相当于一台超级(jí)计算机,功耗却只有65毫瓦(wǎ)。据(jù)谷(gǔ)歌表示,这种认(rèn)知芯(xīn)片(piàn)可以执行感知(zhī)、交互、识别等任务。(南京领航无(wú)人机)

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