玛雅娱乐银商微信: 超低功耗ASIC惊艳ISSCC,让机器人小车跑几分钟和几个小时的差别

2019-03-12 08:25:45 来源:EEFOCUS
标签:

玛雅娱乐吧手机安卓版 www.h0o9n.com.cn 近日,科学家研发成功一款超低功耗混合信号芯片,该芯片的设计灵感来自对人类大脑的认识,可以帮助手掌大小的机器人协同工作,并从经验中学习。结合新一代的低功耗电机和传感器,该ASIC以毫瓦功率运行,从而可以将单节干电池供电智能机器人的运行时间从几分钟提高到数小时。

佐治亚理工学院的研究人员研发成功一款超低功耗混合信号芯片,该芯片的设计灵感来自对人类大脑的认识,可以帮助手掌大小的机器人协同工作,并从经验中学习。

 


为了节省功耗,该芯片使用了混合了数字模拟信号的时域处理器,采用信号的脉冲宽度对信息进行编码。该神经网络IC不仅可以适用于基于模型的编程应用,也具备协作能力,可以强化自我学习。它赋予了小型机器人更大的侦查、搜救以及执行其它任务的能力。

佐治亚理工学院的研究人员在2019年的IEEE国际固态电路会议(ISSCC)上展示了一款搭载了该独特ASIC的机器人小车。这项研究的赞助者包括国防部高级研究计划局(DARPA)、半导体研究组织(SRC)和基于大脑启发运算的自主智能研究中心(CBRIC)。

 


在试验场中放置了一个由该超低功耗混合信号芯片控制的机器人小车,以展示它的自我学习能力以及它和另一个机器人小车协作的能力。

佐治亚理工学院电气与计算机工程学院副教授Arijit Raychowdhury表示:“我们正在努力赋予这些非常小的机器人智能,以便它们可以了解自己周遭的环境,并在没有基础设施的帮助下自主移动。为了实现这一目标,我们将低功耗电路的概念引入到这些非常小的设备中,让它们自己做出决策。现在的市场上,对无需基础设施就能自主运行的非常小但功能强大的机器人的需求非常庞大。”

Raychowdhury和他的研究生Ningyuan Cao、Muya Chang和Anupam Golder展示的汽车要穿过一个由橡胶垫覆盖着的试验场地,周围挡着纸板墙。当这些机器人小车搜索目标时,它们必须避开交通路障,并避免彼此相撞,它们在这个环境中不断学习并相互通信。

机器人小车使用惯性传感器和超声波传感器来确定自己的位置,并检测周围的物体。传感器信息被传递到混合信号ASIC中,该ASIC是机器人小车的大脑。指令发送到树莓派控制器,该控制器向电动马达发送指令。

 


在手掌大小额机器人小车中,主要有三个子系统在消耗功率:用于驱动和操纵车轮的电机及其控制器、处理器和传感系统。在Raychowdhury和他的团队设计的机器人小车中,处理器的低功耗特性意味着大部分功率是由电机消耗掉的。“我们将ASIC的计算能力降低,从而降低了其功耗,使得功耗预算主要受到电机功率需求的支配。”他说。

佐治亚理工学院的团队正在与使用微机电技术的电机从业者合作,以提高电机的功率密度。

“我们希望打造一个系统,在该系统中,传感子系统、通信和计算单元、驱动??榈墓β蚀笾露即τ诩赴俸镣咦笥业墓β仕缴?。”Raychowdhury说,这位佐治亚理工学院的副教授同时也是安森美半导体的技术顾问。“如果我们能够使用高效的电机和控制器来制造这些手掌大小的机器人,那么我们就可以在几节AA电池供电的情况下运行好几个小时。我们很清楚需要一个什么样的计算平台,但是除了计算IC,还需要其它组件的配合。”

在时域计算中,以不同的电压水平代表不同的信息,它是以脉冲宽度的形式进行编码的。这种方式结合了模拟电路的高能效特点和数字器件的稳健性。

“和传统的数字芯片相比,该芯片尺寸减少了一半,功耗下降为原来的三分之一,”Raychowdhury说。 “我们在逻辑电路和存储器的设计中使用了多种技术,将功耗降低到了毫瓦范围,同时还能满足目标性能。”

鉴于是采用不同的脉冲宽度表示不同的值,该系统比单纯的数字器件后者模拟器件都慢。但是Raychowdhury表示,这种速度对于小型机器人来说已经足够快乐。

“对于这些控制系统而言,我们不需要那种运行频率在几千兆赫兹的电路,因为机器人本身的移动速度就不快,”他说。“我们牺牲了一点性能,以获得极高的电源效率。即使工作在10MHz或者100MHz,对于我们的目标应用来说也足够快了。”

这款CMOS芯片基于65纳米工艺打造,适用于机器人的两种学习模式。其一,该系统可以通过编程执行基于固定模型的算法,其次,它可以自我强化,从环境中学习。随着时间的推移,该系统能够实现越来越好的性能,就像蹒跚学步的孩子磕磕绊绊地慢慢学会走路一样。

Raychowdhury说:“在神经网络中,你先使用一组预定的权重来启动系统,这样机器人就可以正常启动,而不会立即崩?;蛘咛峁┐砦笮畔?。当你在新的位置部署它后,周遭的环境就发生了变化,但是环境本身会有一些该机器人能够识别进而学习的结构。然后系统就自行做出决定,评估每项决策的有效性,以优化它的后续动作。”

机器人之间可以互相通信,这可以使它们协同工作以寻找一个目标。“在互相协作的团队共同面对的相同环境中,机器人不仅需要了解自己在做什么,还要知道团队中的其它同志在干什么。”他说,“它们将致力于实现团体利益的最大化,而不是着眼于自己。”

佐治亚理工学院的研究团队在国际固态电路会议上进行了概念验证之后,还在继续进一步优化设计,并正在开发可以集成计算单元和控制电路的片上系统。“我们希望在这些小型的机器人中实现越来越多的功能,”Raychowdhury补充道,“我们已经展示了它现在能干什么,我们现在所做的事情就是通过其它创新进一步增强它的能力。”

 

与非网编译内容,未经许可,不得转载!

 

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

作者简介
与非网小编
与非网小编

电子行业垂直媒体--与非网小编一枚,愿从海量行业资讯中淘得几粒金沙,与你分享!

继续阅读
为了推出Optane芯片,英特尔表示身体被掏空?

你很难想象,半个世纪前,是英特尔公司发明了内存芯片业务。从20世纪80年代开始,它已经放弃了这个领域超过十年,自2006年回归以来,它一直在努力与三星电子在历史这类产品领域相争。

半导体寒冬席卷晶圆代工产业,今年总产值有转负疑虑

半导体业寒冬绵延2019年?市调机构18日分别发表最新研究报告,除对第1季整体台湾晶圆代工营收保守看待,不论季度或年度相比恐都衰退2位数幅度;也对于今年首季除消费性产品需求疲弱、库存水位高等等经济因素影响外,还有国际政经的非经济因素干扰,预期2019年晶圆代工总产值恐有转负疑虑。

识别面积提升/不再使用硅片打造,第二代超声波指纹识别有望在今年下半年亮相
识别面积提升/不再使用硅片打造,第二代超声波指纹识别有望在今年下半年亮相

继高通在三星Galaxy S10系列上搭载第一代的超声波屏下指纹识别后,高通宣布第二代超声波屏下指纹识别技术已经在研发的路上,或将于今年下半年正式面世。

三个火枪手:博通,高通和恩智浦半导体

“ unus-pro-omnibus,omnes-pro-uno ”是一个拉丁词,意思是“ 我为人人,人人为我 ”的英文。这句话(法语)因其在1844年由法国作家亚历山大·杜马斯(Alexandre Dumas)撰写的历史冒险小说“ Les Trois Mousquetaires ”(又名“ 三个火枪手 ”)中的使用而闻名。

为处理器市场份额打破头,2019年英特尔和AMD的这场大战还有啥看头
为处理器市场份额打破头,2019年英特尔和AMD的这场大战还有啥看头

对于英特尔和AMD来说,2018年都是极不寻常的一年,尤其是在CPU市场上。

更多资讯
全球产业变迁和转移的规律
全球产业变迁和转移的规律

2019年3月20日,上?;?集团)有限公司党委书记兼董事长张素心在SEMICON China2019的开幕主题演讲中做了题为《开放 、创新、合作--中国的发展和全球业界的机会》的演讲。

智慧建筑的能源管理市场广阔,都有哪些应用场景?
智慧建筑的能源管理市场广阔,都有哪些应用场景?

在各种新技术和新模式的冲击下,人们的生活和消费习惯发生了翻天覆地的转变,由此带来的是商超、酒店、写字楼等各类商业建筑的饱和或过剩。

谁家AGV移动机器人在慕展上最抢眼?

近日,慕尼黑上海电子展(electronica China)在上海新国际博览中心盛大举行,其中AGV移动机器人产品格外抢眼,国内外主流厂商齐聚,纷纷演示移动机器人的创新技术和其在电子行业的应用解决方案。

人脸识别大数据系统未来的三个发展趋势

随着机器视觉技术及其相关技术的不断提升,无论是图像结构化的算法还是算力均在进步,虽然算法的进步已有限。而人工智能技术的螺旋上升极有可能会将技术热点从图像识别带入到机器人、语言识别、自然语言处理和专家系统这四个大领域中。

李飞飞发话:智能机器要以人为本,怀有善意

斯坦福利用HAI评估智能机器对人类生活所造成的影响,包括机器自动化取代了部分人力工作,算法引起的性别和种族偏见,医疗、教育和司法系统中存在的AI问题。

电路方案
  • 高平发现炎帝行宫壁画蓝本底稿 2019-03-24
  • 新华社评论员:永远做中国人民和中华民族的主心骨——三论习近平总书记在十三届全国人大一次会议上的重要讲话 2019-03-24
  • 三位基层书记的一周(干部状态新观察·激励担当作为) 2019-03-24
  • 广西一公司法人非法吸储逾7.43亿元 3名主犯获刑 2019-03-23
  • 为人民抒怀,为时代放歌——改革开放40周年文化盘点之音乐篇 2019-03-23
  • 回复@“老笑头”,你的牛二逻辑确实很通透!论坛奇葩!哈哈哈哈! 2019-03-23
  • 西安位居最受欢迎十大旅游城市第四 2019-03-22
  • 中央第四环保督察组向江西移交953件信访问题线索 2019-03-22
  • 用脚步丈量城市,全国20城奔向美好生活 ——凤凰网房产北京 2019-03-21
  • 民国报影:1937年元旦 鲁迅母亲如何过大寿(图) 2019-03-21
  • 山西省纪委监委公开曝光5起违反中央八项规定精神问题 2019-03-21
  • 日本鹿儿岛县樱岛火山大规模喷发 烟尘高达4700米 2019-03-20
  • “蛟龙” 吸引世界目光(砥砺奋进的五年·重大工程巡礼) 2019-03-20
  • 雄安新区规划纲要解读 2019-03-20
  • 笑博士,你说说,过去的国民经济发展计划是怎么订立的?有什么样的组织架构具体运作和实现这个事情?笑博士没有那个时代的经历,抄书、抄资料,说成绩、说缺点,都是可以的 2019-03-19
  • 608| 740| 717| 98| 125| 781| 386| 917| 798| 799|