چشم ماشینی وارد میدان شد؛ تراشهای که خطر را ۴ برابر سریعتر از انسان میبیند
یک تیم چندملیتی از پژوهشگران از توسعه یک سامانه ایمنی جدید برای ماشینهای خودران خبر دادهاند که میتواند خطرات را سریعتر از مغز انسان تشخیص دهد.
به گزارش interesting engineering، این فناوری که مبتنی بر سختافزار طراحی شده با افزایش چشمگیر سرعت پردازش بصری میتواند ایمنی خودروهای خودران، پهپادها و رباتها را بهطور قابلتوجهی ارتقا دهد.
این پژوهش با مشارکت دانشمندانی از چین، بریتانیا، هنگکنگ، عربستان سعودی و ایالات متحده انجام شده و در آن نوعی رفلکس سختافزاری برای تسریع تصمیمگیری در رانندگی خودکار توسعه یافته است. یکی از چالشهای دیرینه در حوزه رباتیک و خودروهای خودران کندتر بودن ماشینها نسبت به انسان در تفسیر دادههای بصری و واکنش به خطرات ناگهانی بوده است.
بهطور معمول یک خودروی خودران در سرعت ۵۰ مایل بر ساعت حدود ۰.۵ ثانیه برای واکنش به مانع زمان نیاز دارد و در این فاصله حدود ۴۳ فوت حرکت میکند؛ در حالیکه مغز انسان در حدود ۰.۱۵ ثانیه واکنش نشان میدهد. این اختلاف زمانی همواره نگرانیهایی درباره ایمنی سامانههای خودکار در محیطهای غیرقابل پیشبینی ایجاد کرده است.
پژوهشگران به جای تمرکز صرف بر بهبود نرمافزار راهحل خود را در سطح سختافزار طراحی کردند تا بدون نیاز به بازطراحی کامل سامانههای دوربینی موجود سرعت تصمیمگیری افزایش یابد. سامانه جدید با الگوبرداری از نحوه عملکرد بینایی انسان توسعه یافته است؛ بهگونهای که ابتدا تغییرات ناگهانی یا حرکات مهم را شناسایی میکند و سپس پردازشهای دقیقتر انجام میشود.
هسته اصلی این فناوری یک آرایه دوبعدی از ترانزیستورهای سیناپسی است که بهعنوان تراشهای فوقحساس برای تشخیص حرکت عمل میکند. این تراشه با رویکرد فیلتر سپس پردازش ابتدا دادههای غیرضروری را حذف کرده و تنها تغییرات کلیدی صحنه را ثبت میکند. این سامانه قادر است تغییرات تصویری را تنها در ۱۰۰ میکروثانیه شناسایی کند اطلاعات حرکتی را بیش از ۱۰ هزار ثانیه نگه دارد و بیش از ۸ هزار چرخه کاری را بدون افت عملکرد طی کند.
پس از ثبت فریم تصویر تراشه بهجای پردازش کل تصویر تنها اشیای متحرک را انتخاب و به الگوریتمهای رایج بینایی ماشین برای تحلیل عمیقتر ارسال میکند؛ روشی که بنا بر نتایج مطالعه بیش از ۱۰ برابر سریعتر از روشهای متداول پردازش تصویر است.
آزمایشهای آزمایشگاهی نشان داد این سامانه دادههای حرکتی را چهار برابر سریعتر از پیشرفتهترین الگوریتمهای فعلی پردازش میکند و در شرایط ایدهآل حتی عملکردی فراتر از واکنش انسانی دارد. همچنین در آزمونهای رانندگی بهبود ۲۱۳.۵ درصدی در تشخیص خطر گزارش شد و توانایی بازوهای رباتیک در گرفتن اشیا تا ۷۴۰.۹ درصد افزایش یافت. هرچند کارایی در شرایط واقعی کمی کاهش یافت، اما همچنان از سامانههای خودران موجود بهتر بود.
به گفته پژوهشگران کاهش حدود ۰.۲ ثانیهای زمان واکنش در سرعت ۵۰ مایل بر ساعت میتواند فاصله ترمز را حدود ۱۴.۴ فوت کاهش دهد.
گائو شوئو استاد دانشگاه بیهانگ و از نویسندگان مسئول این پژوهش اعلام کرد این رویکرد با افزایش ۴۰۰ درصدی سرعت ضمن حفظ یا بهبود دقت، امکان اجرای الگوریتمهای بینایی ماشین را تا چهار برابر سریعتر فراهم میکند و ارزش مهندسی بالایی دارد.
او افزود در تصادفات رانندگی اختلافی در حد چند متر میتواند تعیینکننده وقوع یا عدم وقوع برخورد باشد. همچنین در پهپادهای کوچک زمان واکنش دستکم یکسوم کاهش یافته و این امر به بهبود دوام و عملکرد پروازی کمک کرده است.
پژوهشگران ابراز امیدواری کردند با تجهیز خودروهای خودران به این رفلکس سختافزاری سامانههای بدونسرنشین بتوانند در شرایط ناگهانی جادهای حتی حساستر از انسان واکنش نشان دهند و سطح ایمنی را بهطور بنیادی افزایش دهند. نتایج این مطالعه در نشریه علمی Nature Communications منتشر شده است.
انتهای پیام/
