智能無人機(jī)大顯身手 或?qū)⒊蔀榭爝f業(yè)務(wù)新成員

在你頭上蜂鳴不止、盤旋不已的無人機(jī)可能比你想象中的要更加聰明。擁有類似大腦的神經(jīng)硬件的小型無人機(jī)很快將一飛沖天，與其他類型的飛機(jī)攜手暢游。這種智能無人機(jī)能看見并且自動避免潛在的災(zāi)難，它們將大大延伸無人機(jī)的功用，成為無人機(jī)家族的新明星。據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日報道，擁有神經(jīng)硬件、能像人腦一樣思考和學(xué)習(xí)的智能“迷你”無人機(jī)有可能于今年年內(nèi)飛上天空，執(zhí)行送貨任務(wù)或監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況。

神經(jīng)芯片讓無人機(jī)具備“感知—規(guī)避”能力

包括亞馬遜、DHL、谷歌等在內(nèi)的行業(yè)翹楚都在研發(fā)自己的無人機(jī)艦隊，用于快速遞送消費(fèi)品、快餐甚至藥品等。然而，目前的無人機(jī)只限于在人力操作的視線范圍之內(nèi)飛行，因為人們擔(dān)心其會相撞。

因此，無人機(jī)需要擁有自動“感知—規(guī)避”能力，才能執(zhí)行獨(dú)立遞送的任務(wù)。對于無人機(jī)來說，如果在其上安裝能夠識別視頻中的物體并實時做出反應(yīng)的機(jī)器，不僅會使其變得太笨重，而且能耗也太高，因此，并不現(xiàn)實，這意味著無人機(jī)必須依靠雷達(dá)等短程傳感器，但雷達(dá)并不能對避免相撞提供更充分的警告。因此，解決問題的關(guān)鍵可能在于模擬動物或人類大腦的工作原理和機(jī)制：我們的大腦在處理數(shù)字任務(wù)方面的表現(xiàn)差強(qiáng)人意，但能更快地處理復(fù)雜的傳感輸出。

位于美國愛達(dá)荷州首府博伊西的生物啟示技術(shù)公司就在做這樣的事情。該公司正在用憶阻器建造可供無人機(jī)使用的感知—規(guī)避系統(tǒng)。他們研制的“憶阻器”部件由一種僅為頭發(fā)絲百分之一左右粗細(xì)的導(dǎo)線制成，導(dǎo)線的長度在通電后會發(fā)生改變，斷電后會回復(fù)到原狀，長度的變化幅度可以轉(zhuǎn)化為電信號：導(dǎo)線越長，電阻越低，類似于大腦中的神經(jīng)元，憶阻器的狀態(tài)取決于其上加載的電信號的強(qiáng)度。該公司首席執(zhí)行官泰瑞·加弗榮說：“我們研發(fā)的憶組器的誘人前景在于，它與生物體神經(jīng)突觸的狀態(tài)變化特征有著難以解釋的相像性，這就形成了能模擬神經(jīng)元及其間關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。”

加弗榮表示，這種能模擬生物體突觸功能的憶阻器可以被用在飛行控制系統(tǒng)上，讓其達(dá)到如同昆蟲飛行一般的控制精度。該公司的無人機(jī)將于今年年底進(jìn)行首次試飛。他們會在無人機(jī)目前已有的照相機(jī)上連接一塊芯片大小的神經(jīng)系統(tǒng)，研究人員可以對該神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，讓其能識別遠(yuǎn)距離的飛機(jī)和其他危害。這套系統(tǒng)也能識別出云、鳥類、建筑以及發(fā)射塔等各類目標(biāo)，并使用視覺信號對這些物體與自己之間的距離進(jìn)行精準(zhǔn)地判斷，從而使無人機(jī)能制定出新的飛行路線來避免相撞，并對相關(guān)信息進(jìn)行實時更新。

能在多個領(lǐng)域大顯身手

像這個研究領(lǐng)域的其他公司一樣，生物啟示技術(shù)公司的研究也受到了美國軍方的青睞并對此提供了資助。這種無人機(jī)或許會在多個領(lǐng)域大顯身手。

感知—規(guī)避功能將使小型無人機(jī)艦隊能像鳥兒或昆蟲一樣，在城市穿梭，遞送包裹，配備了神經(jīng)傳感器的無人機(jī)或許可以在任何地方著陸，甚至降落在陽臺上，給人們帶來驚喜。

除此之外，能自動識別物體也有望使小型無人機(jī)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大顯身手。加弗榮說：“農(nóng)業(yè)無人機(jī)能對農(nóng)場進(jìn)行巡視，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物的長勢并不那么繁榮的區(qū)域并為農(nóng)場主提供詳細(xì)的有關(guān)農(nóng)場是否需要水、廢料或者殺蟲劑等的信息。”

而在工業(yè)領(lǐng)域，新型智能無人機(jī)能巡邏管道，查找漏洞，或者發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的故障。至于在家里，智能無人機(jī)能擦洗玻璃、扔垃圾甚至給花園除草，或者尋找空的停車位。加弗榮說：“它會在周圍逡巡，尋找停車位。”這種智能無人機(jī)甚至能追蹤動物的種群數(shù)量，加弗榮說：“這些系統(tǒng)不僅能自動飛行，還能很好地區(qū)分出一頭小鹿和一只狼。”

除了受到憶阻器啟發(fā)而制造的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之外，科學(xué)家們也研制出了其他類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，比如，仿人腦芯片TrueNorth。由美國能源部高級研究計劃局(DARPA)同IBM公司攜手研制的效仿人腦的TrueNorth計算機(jī)系統(tǒng)只有郵票大小、重量僅幾克，但卻集成了54億個硅晶體管，內(nèi)置了4096個內(nèi)核，100萬個“神經(jīng)元”、2.56億個“突觸”，能力相當(dāng)于一臺超級計算機(jī)，功耗卻只有65毫瓦。據(jù)谷歌表示，這種認(rèn)知芯片可以執(zhí)行感知、交互、識別等任務(wù)。(記者劉霞)