仿“動物大腦”讓無人機更智能

    荷蘭代爾夫特理工大學的科研人員新近開發出一種模仿動物大腦進行圖像處理和飛行控制的無人機技術，可讓無人機變得更敏捷、更智能。

    處理器是控制無人機飛行和拍照的“大腦”，目前多使用基於圖形處理器(GPU)進行運算處理的深度神經網絡。與之相比，動物大腦中的神經網絡處理信息方式不同，主要通過被稱作“尖峰”的電脈衝通信，研究人員受此啟發，開發出一種可用於無人機的尖峰神經網絡。

    傳統的AI系統，通常需要強大的圖形處理器(GPU)來運行深度神經網路，這不僅耗費大量能源，也限制了小型無人機的發展。因為小型無人機的體積和重量有限，無法搭載笨重的硬體和電池。

    動物的大腦，則以截然不同的方式處理訊息。生物神經元會獨立運作，處理訊息，主要透過稱為“脈衝”的電訊號進行溝通。由於發送脈衝需要消耗能量，大腦會盡量減少脈衝的發送，從而實現高效的資訊處理。

    代爾夫特理工大學的研究團隊，首次將“神經形態”視覺和控制系統應用於無人機，讓無人機能夠自主飛行。他們設計了一個脈衝神經網路，可以處理來自“神經形態相機”的信號，並輸出控制指令，決定無人機的姿態和推力。

    “神經形態相機”與傳統相機不同，它不是以固定的時間間隔拍攝圖像，而是每個像素只在亮度或暗度發生變化時才發送訊號。這種相機可以更快地感知運動，更節能，並且在黑暗和明亮的環境中都能正常工作。

    研究團隊將這個脈衝神經網路部署在英特爾(Intel)的Loihi神經形態研究芯片上，並將其安裝在無人機上。結果顯示，無人機在飛行過程中，深度神經網絡的數據處理速度提升了六十四倍，而能耗却降低了三分之二。

    研究人員說，這項技術有助於無人機擺脫一些笨重的硬件設備和電池，未來有望使無人機變得像一些飛行昆蟲那樣小型、敏捷和智能，更適合在一些狹窄環境中工作，比如在溫室中監測植株或在倉庫中監測庫存狀況。

    相關論文近期已發表於美國《科學 · 機械人學》雜誌。

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