工业和信息化部主管 中国电子报社主办
联系合作投稿

互联网应用

机器人也能有“触觉”?英特尔神经拟态计算大有可为

7月16日,新加坡国立大学(NUS)的两名研究人员,同时也是英特尔神经拟态研究社区(INRC)的成员发表了最新研究结果,表明在机器人领域,与基于事件的视觉和触觉感知相结合,英特尔神经拟态计算大有可为。这项工作着重介绍了与目前只有视觉的系统相比,将触觉引入机器人技术能够显著提升系统能力和功能,并且神经拟态芯片在处理此类感官数据方面能够超越传统架构。

英特尔神经拟态计算实验室主任Mike Davies表示:“新加坡国立大学的这项研究,让人们对机器人技术的未来有了深刻的了解,也就是说,未来机器人会以事件驱动的方式,结合多模态来感知和处理信息。有越来越多类似的研究显示,一旦我们对整个系统进行基于事件的范式重新设计,包括传感器、数据格式、算法和硬件体系结构,神经拟态计算的使用可以显著降低延迟和功耗。”

图注:新加坡国立大学研究团队和最新集成了由事件驱动的人造皮肤和视觉传感器的机器人系统。这一研究项目由助理教授Harold Soh(最左)和助理教授Benjamin Tee (最右)领导。和他们一起的分别是研究成员(从左至右)Sng Weicong、Tasbolat Taunyazov以及See Hian Hian。(图片来源:新加坡国立大学)

人类的触觉足够灵敏,可以感觉到不同表面之间的细微不同,哪怕这些差异仅仅是一层分子的区别。然而,现在大多数机器人的操作都是基于视觉处理。新加坡国立大学的研究人员希望用他们最近开发的人造皮肤来改变这一状况。根据他们的研究,这种人造皮肤在检测触觉方面,可以比人类的感觉神经系统快1000倍以上,并且在识别物体的形状、质地和硬度方面,可以比人类眨眼速度快10倍。

在机器人技术中启用类似于人类的触觉,可以显著提升当前系统功能,甚至可以产生新的用例。例如,配备有人造皮肤的机械臂可以很容易地适应工厂生产的商品的变化,利用触感来识别和抓住不熟悉的物体,并施加适当的压力以防止打滑。这种能够感觉并更好地感知周围环境的能力,还可以在例如护理行业中让人与机器人更紧密、更安全地互动,或者赋予外科手术机器人目前所缺乏的触觉,使我们更接近手术任务的自动化。

虽然创造人造皮肤是实现这一愿景的第一步,但它还需要一种芯片,这种芯片需要根据皮肤的感官数据实时得出准确的结论,同时以足够节能的水平运行,以便可以直接部署在机器人内部。“如果说让机器人变得更智能是一幅拼图,制造超快的人造皮肤传感器只解决了大约一半,”新加坡国立大学材料科学与工程系、健康与创新技术研究所的助理教授Benjamin Tee表示,“机器人还需要一个能够最终实现感知和学习的人工大脑,这是这幅拼图中的另一个关键部分。我们用英特尔Loihi等神经拟态芯片对AI皮肤系统进行了独特研究,为实现能效和扩展性迈出了重要一步。”

为了在机器人感知领域进行突破,新加坡国立大学团队开始探索神经拟态技术的潜力,尝试利用英特尔Loihi神经拟态研究芯片处理来自人造皮肤的感官数据。在最初的实验中,研究人员使用配有人造皮肤的机械手读取盲文,将触觉数据通过云传递给Loihi,以将手感觉到的微突转化为语义。在对盲文字母进行分类上,Loihi达到了92%以上的准确率,而功耗却比标准的冯·诺依曼处理器低20倍。

图注:由新加坡国立大学研究员研发出的这一新型机器人系统包含一个能够模拟生物神经网络人造大脑,可以在英特尔Loihi这样低能耗的神经拟态处理器上运行。该机器人也集成了人造皮肤以及视觉传感器。(图片来源:新加坡国立大学)

在这项工作的基础上,新加坡国立大学团队通过将视觉和触觉数据结合到脉冲神经网络(SNN)中,进一步提高了机器人的感知能力。为此,他们让一个机器人利用来自人造皮肤和基于事件的相机的感官输入,对装有不同量液体的各种不透明容器进行分类。研究人员也使用了相同的触觉和视觉传感器,来测试感知系统识别旋转滑移的能力,这对于稳定抓握至关重要。

当捕获到这些感官数据后,研究小组将其分别发送给GPU和英特尔的Loihi神经拟态研究芯片,从而比较两者的处理能力。本周在《机器人学:科学与系统》上发表的研究结果表明,与仅使用视觉的系统相比,使用脉冲神经网络(SNN)与基于事件的视觉和触觉相结合,可以使物品分类的准确率提高10%。此外,研究人员也展示了神经拟态技术用于为此类机器人设备中的功耗情况,Loihi处理感官数据的速度比高性能的GPU还要快21%,而功耗却降低了45倍。

新加坡国立大学计算学院计算机科学系的助理教授Harold Soh表示:“我们对这些研究结果感到兴奋。这表明神经拟态系统有希望结合多传感器,解决机器人感知能力难题。这让我们朝着制造节能而且值得信赖的机器人又迈出了一步,这种机器人能够在意外情况下迅速、恰当地做出反应。”

责任编辑:徐恒


声明

1、本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2、本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3、作者投稿可能会经我们编辑修改或补充;4、如本站的文章或图片存在版权,请拨打电话010-88558835进行联系,我们将第一时间处理。

相关链接

视频

专题

2023中国电子报编辑选择奖

12月26日,“2023中国电子报编辑选择奖”获奖名单正式出炉。本次评选采用企业自荐和编辑推荐两种方式,综合考量影响力、创新性、成长性等多个维度,围绕企业、技术、产品、解决方案等赛道评出20个奖项。

2024年全国工业和信息化工作会议

12月21日,全国工业和信息化工作会议在京召开。会议坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的二十大和二十届二中全会精神,深入学习贯彻习近平总书记关于新型工业化的重要论述,认真落实中央经济工作会议和全国新型工业化推进大会部署要求,总结2023年工作,部署2024年任务。

深入学习贯彻党的二十大精神·工信系统在行动

当前,全国工业和信息化系统正进一步深入学习党的二十大精神,将二十大精神贯彻落实到具体举措和实际行动。为深入学习宣传贯彻党的二十大精神,中国电子报推出“深入学习贯彻党的二十大精神·工信系统在行动”专栏,通过调研采访报道各地贯彻落实党的二十大精神的具体举措、典型案例,反映各地实干担当、求真务实的精神风貌。敬请关注。

学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育

学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育开展以来,全国工信系统牢牢把握“学思想、强党性、重实践、建新功”的总要求,多措并举扎实推进主题教育高质量开局、高标准起步。

聚焦2023年全国两会

北京3月5日电 第十四届全国人民代表大会第一次会议5日上午在北京人民大会堂开幕。近3000名新一届全国人大代表肩负人民重托出席盛会,认真履行宪法和法律赋予的神圣职责。

世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

会议

2023全球数字贸易创新大赛

11月22—23日,2023全球数字贸易创新大赛总决赛在杭州举行。大赛是第二届全球数字贸易博览会重要活动之一,今年为首次举办。大赛设置人工智能元宇宙和区块链Web3.0两个赛道,吸引了近200家优秀企业及项目团队参与,其中,100余家入围半决赛,24家进入总决赛。

2023世界VR产业大会

10月19日,由工业和信息化部、江西省人民政府共同主办的2023世界VR产业大会在江西南昌开幕。江西省委书记、省人大常委会主任尹弘,工业和信息化部副部长徐晓兰,江西省委常委、南昌市委书记李红军出席开幕式并致辞。开幕式由江西省委副书记、省政府省长叶建春主持。

2023世界显示产业大会

9月7日-8日,由四川省人民政府、工业和信息化部主办的2023世界显示产业大会在四川省成都市召开。四川省委副书记、省长黄强,工业和信息化部党组成员、副部长张云明,重庆市政府党组成员、副市长江敦涛,德国联邦经济发展和对外贸易协会主席米夏埃尔·舒曼出席开幕式并先后致辞。

2023世界超高清视频产业发展大会

5月8日-10日,由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办的2023世界超高清视频产业发展大会在广州召开。5月9日,广州市委副书记、市长郭永航,中央广播电视总台副台长胡劲军,国家广播电视总局副局长朱咏雷,工业和信息化部总工程师赵志国,广东省委副书记、省长王伟中出席开幕式并先后致辞。

2022世界集成电路大会

11月17日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办的2022世界集成电路大会在安徽省合肥市召开。安徽省委书记、省人大常委会主任郑栅洁出席会议。安徽省委副书记、省长王清宪,工业和信息化部党组成员、副部长王江平出席开幕式并致辞。

世界显示产业大会

本周排行