在(zài)你头上蜂鸣不止(zhǐ)、盘旋不已的无人机(jī)可能(néng)比你想象中(zhōng)的要(yào)更(gèng)加聪明。拥有类似大脑的神经硬件的小型无人机很快将一飞(fēi)冲天,与(yǔ)其他类型(xíng)的(de)飞机携手畅(chàng)游。这(zhè)种(zhǒng)智能无人机(jī)能看见并且(qiě)自动避(bì)免潜在的灾难,它们将大大延伸无人机(jī)的功(gōng)用,成为无(wú)人(rén)机家族(zú)的新明(míng)星。据英国《新科学家》网站近日报道,拥有(yǒu)神经硬件(jiàn)、能像人脑一样思(sī)考和学习的智能“迷你”无人(rén)机(jī)有可能(néng)于今(jīn)年年内飞(fēi)上天空,执行送货任务或监测农(nóng)作物的(de)生(shēng)长情况(kuàng)。
神经芯(xīn)片(piàn)让无(wú)人机具备“感知—规避(bì)”能力
包括亚马逊、DHL、谷歌等在内的行(háng)业翘楚都在(zài)研发自己的无人机(jī)舰队,用于快速(sù)递送消费品、快餐甚至药品等。然而,目前的无人机只限于在人力操作(zuò)的视线范围之(zhī)内飞(fēi)行,因为人们担心其会相撞。
因此(cǐ),无人机(jī)需要拥有自动“感知—规(guī)避”能(néng)力,才能执行独立递送的任(rèn)务。对于无(wú)人机来说,如(rú)果在其上安装能够识(shí)别(bié)视频中的物体并实时做出反应的机器,不仅会使其变得太笨(bèn)重,而且能耗也太高,因此,并不现实,这意味着无人机必须依靠雷达等短(duǎn)程传感(gǎn)器(qì),但雷达并不能对避免相撞提供更充分的警告。因此,解决问题的关键可能在于模拟动物(wù)或人类大脑的工作原理和机制:我们的大脑在处(chù)理数字(zì)任务方(fāng)面的表现差强(qiáng)人意,但能更快地处理(lǐ)复杂的传感(gǎn)输出(chū)。
位于美国爱达荷州首府博伊(yī)西的生物启示技术公司就在做这样的事情。该公司正在用(yòng)忆阻器(qì)建(jiàn)造(zào)可供无人机(jī)使用的感知—规避系(xì)统。他们研制的“忆阻器”部件由(yóu)一种仅为头发(fā)丝(sī)百分之一左右(yòu)粗细的导线制成(chéng),导线(xiàn)的(de)长度在通电(diàn)后会(huì)发生改变,断电后会回复到原(yuán)状,长度的变(biàn)化(huà)幅度可以转化为电信号:导(dǎo)线越(yuè)长,电阻越低,类似于大脑中的神经元,忆阻器的状态取决于其上加载的电信号的强度。该公(gōng)司首席执行官泰(tài)瑞(ruì)·加弗荣(róng)说:“我们研发的忆组器的诱人前景在于,它与生(shēng)物体神经突触的状态变化特(tè)征有着难以解释的(de)相像性(xìng),这就形成(chéng)了能模拟(nǐ)神经元及其间关联的学习系统的基础。”
加(jiā)弗荣表示,这种能模(mó)拟生(shēng)物体突(tū)触功能的忆阻器(qì)可以被用在飞行(háng)控制系(xì)统(tǒng)上,让其达到如(rú)同昆虫飞行一般(bān)的控制精度(dù)。该公司的无人机将于今年(nián)年底进行首次(cì)试飞。他们会在无人机目(mù)前已有(yǒu)的(de)照相机(jī)上连接一块芯片大小的神经系统,研究人员可以对该神经系统进行训练,让其能(néng)识(shí)别远距离(lí)的飞机和其他危害。这套系统也能识别出云、鸟类、建筑以及发射塔等各类目(mù)标,并使用视(shì)觉信(xìn)号对这些物(wù)体与(yǔ)自己之间的距离进行精准地判断(duàn),从(cóng)而使(shǐ)无人机能制(zhì)定(dìng)出新(xīn)的飞行路线来(lái)避免相撞,并对(duì)相关信息进行实时更新。
能在多个领域大(dà)显身(shēn)手
像这个研究领(lǐng)域的其他公(gōng)司(sī)一(yī)样(yàng),生物启示技术公司的研究(jiū)也受到了美国军方的(de)青睐并对此提供了资助。这(zhè)种(zhǒng)无人机或许会(huì)在多(duō)个领域大(dà)显身手。
感知—规(guī)避(bì)功(gōng)能将使小型(xíng)无人(rén)机舰队能像(xiàng)鸟儿或(huò)昆虫一样(yàng),在城(chéng)市(shì)穿梭,递送包裹,配备了神经传感(gǎn)器的无人机或许可以在任(rèn)何地方着陆(lù),甚至降(jiàng)落(luò)在阳台上,给人(rén)们带来惊喜。
除此之外,能(néng)自动识别(bié)物体也有望使小型(xíng)无人(rén)机(jī)在精准(zhǔn)农业(yè)领(lǐng)域大显身(shēn)手。加弗荣说:“农业(yè)无人(rén)机能对农场(chǎng)进行巡视(shì),发现农作物的长势并不那(nà)么繁荣的区域并为农(nóng)场主提供详细的有关农场是否需(xū)要水(shuǐ)、废料或者杀(shā)虫剂等的信(xìn)息。”
而在(zài)工业领域,新(xīn)型(xíng)智能无人机能巡逻(luó)管道,查找漏洞,或者发现电力(lì)系统的故(gù)障。至于在家里,智(zhì)能(néng)无人机能擦洗玻璃、扔垃圾甚至给花园除草,或者寻找空的停车位。加弗(fú)荣说:“它会(huì)在周围逡巡(xún),寻找停车位。”这种智能无(wú)人机甚至能追踪动物的种群数量,加弗荣(róng)说:“这些系统不(bú)仅能自动飞(fēi)行,还(hái)能很好地区分出一头小鹿和(hé)一只(zhī)狼。”
除(chú)了受到忆阻(zǔ)器启发而制造(zào)的神经网络之外,科(kē)学家们也研制出了其他类型的(de)神经网络,比如,仿人(rén)脑芯(xīn)片TrueNorth。由美国能(néng)源部高级研究计划局(DARPA)同IBM公司携手研(yán)制的(de)效(xiào)仿人脑的TrueNorth计(jì)算机系统只有邮票大小、重量仅几克(kè),但(dàn)却集成了54亿个硅晶体管,内置了4096个内核,100万个“神经元”、2.56亿个“突(tū)触”,能力相(xiàng)当于一台超级计算机,功耗却只有65毫(háo)瓦。据谷歌表示,这种认知芯片可以执行感(gǎn)知(zhī)、交互、识别等(děng)任务。(南京领航无人机)

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