Новый чип для беспилотных автомобилей способен обнаруживать опасность быстрее человека

Международная группа исследователей представила новую систему безопасности для автономных машин, которая, как утверждается, способна реагировать на опасность быстрее человеческого мозга.

В исследовании описано, как ученые из Китая, Великобритании, Гонконга, Саудовской Аравии и США разработали аппаратный «рефлекс», призванный ускорить принятие решений в автоматизированных транспортных системах.

Разработка направлена на решение давней проблемы в робототехнике и сфере автономного вождения: машины, как правило, тратят больше времени, чем человек, на интерпретацию визуальных данных и реакцию на внезапные угрозы.

При скорости около 80 километров в час беспилотный автомобиль может реагировать на препятствие примерно за 0,5 секунды. За это время он успевает проехать около 13 метров, прежде чем начнет торможение. Для сравнения, человеческий мозг реагирует примерно за 0,15 секунды.

Даже при использовании современных процессоров анализ изображения высокой четкости покадрово требует времени. Компьютеру необходимо определить, что движется, в каком направлении и представляет ли объект угрозу. Эта задержка вызывала опасения относительно безопасности роботов, дронов и автономных автомобилей, работающих в непредсказуемой среде.

В реальных дорожных условиях доли секунды имеют решающее значение. Более медленная реакция означает увеличение тормозного пути и повышенный риск столкновения. Инженеры долгое время пытались сократить разрыв между скоростью человеческого восприятия и машинной обработки, не жертвуя при этом точностью.

Исследовательская группа сосредоточилась на решении проблемы на уровне «железа», а не только программного обеспечения. Их цель состояла в том, чтобы ускорить принятие решений без полной переработки существующих камерных систем.

Ученые смоделировали свою систему по аналогии с работой человеческого зрения. Мозг человека не анализирует сразу каждую деталь сцены: сначала он мгновенно фиксирует резкое движение или изменение и реагирует, а уже затем запускает более глубокую обработку информации.

В основе новой разработки лежит двумерный массив синаптических транзисторов — высокочувствительный чип обнаружения движения. Он работает по принципу «сначала фильтрация — затем обработка». Сначала чип отсеивает несущественные визуальные данные и выделяет только ключевые изменения в кадре.

Транзистор способен фиксировать изменения изображения всего за 100 микросекунд — значительно быстрее человеческого восприятия. Он может сохранять информацию о движении более 10 000 секунд и выдерживать свыше 8 000 рабочих циклов без потери производительности.

После захвата кадра чип игнорирует статичную часть изображения и регистрирует только движущиеся объекты. Отобранные сигналы затем передаются стандартным алгоритмам компьютерного зрения для более глубокого анализа. Согласно исследованию, такой подход более чем в 10 раз быстрее традиционных методов обработки изображений.

В лабораторных испытаниях система обрабатывала данные о движении в четыре раза быстрее, чем современные передовые алгоритмы. В идеальных условиях она даже превосходила по скорости реакцию человека.

По данным исследователей, во время тестов вождения точность обнаружения опасностей выросла на 213,5%, а способность роботизированных манипуляторов захватывать объекты увеличилась на 740,9%. В реальных условиях эффективность несколько снижалась, однако все равно превосходила показатели существующих автономных систем.

При скорости около 80 километров в час сокращение времени реакции примерно на 0,2 секунды позволяет уменьшить тормозной путь примерно на 4,4 метра. 

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram