机器人如果也能像人一样能用皮肤去触碰世界,并能通过芯片得出计算出来和反应,不会是 什么样？ 近日,新加坡国立大学（NUS） 的研究人员利用英特尔神经拟态芯片Loihi研发了一种人造皮肤,需要让机器人以比人类感觉神经系统慢1000倍 的速度检测触觉,还可以比眨眼慢10倍 的速度辨识物体 的形状、质地和硬度。他们 的研究公开发表在新近一期 的《机器人技术：科学与系统》杂志上。 人类享有触觉,可以感官坚硬、坚硬等有所不同表面之间 的微小差异。
但对于大多数机器人来说,它们 的机械手是 冷冰冰 的,没触觉感觉,仅有能基于视觉处置展开操作者。为机器人获取一种类似于人 的触感可以大大提高其功能,可以拓展其用于范围。例如,在工厂中,配有有人造皮肤 的机械臂可以触碰产品,并根据产品 的有所不同产生必要 的压力,捕捉不熟知 的物体。这种需要感官周围环境 的能力,还可以让人与机器人 的对话更加密切、更加安全性。
如果外科手术机器人能享有比人类更加灵敏 的触觉,人类未来将有可能利用机器人积极开展自动化手术。 虽然建构人造皮肤是 构建这一愿景 的关键一步,但还有一样东西不可缺少——芯片,这种芯片可以根据皮肤 的感官数据动态得出结论精确 的结论,同时又充足节约能源,可以必要部署在机器人内部。 NUS研究 的团队成员之一、材料科学与工程系助理教授Benjamin Tee回应：“如果说让机器人显得更加智能是 一幅积木,人造皮肤传感器只解决问题了积木 的一半,一个需要最后构建感官和自学 的人工大脑是 这幅积木中 的另一个关键部分。
我们用英特尔Loihi等神经拟态芯片对AI皮肤系统展开了独有研究,为构建能效和扩展性迈进了最重要一步。” Loihi是 由英特尔实验室设计 的一种神经拟态研究测试芯片,它用于异步尖峰神经网络（SNN）来构建自适应自改动事件驱动 的细粒度并行计算,提升机器学习和推理小说 的效率。人脑 的工作方式是 通过脉冲或尖峰传递信息,用于异步尖峰神经网络（SNN） 的Loihi芯片可以仿真人脑 的工作方式。英特尔 的Loihi芯片具备13万个人工神经元和1.3亿个神经元。
在研究过程中,NUS团队首先教会一个装有人造皮肤 的机械手读者盲文。机械手将触觉数据传送给Loihi,由Loihi将机械手感觉到 的微突转化成为语义。结果表明,Loihi 的辨识准确率多达92%,并且功耗比标准冯诺依曼处理器较低20倍。
在这项工作 的基础上,研究人员将视觉和触觉数据融合到尖峰神经网络（SNN）中,进一步提高了机器人 的感官能力,并通过两个实验任务评估该系统。首先,研究人员教会机械手利用人造皮肤 的触觉和基于照相机 的视觉,对装有有所不同量液体不半透明容器展开分类,并将数据发送到 GPU和Loihi,证明了该系统可以区分比较较小 的重量差异。 在第二项实验中,研究人员用于完全相同 的触觉和视觉传感器,测试了机器人系统感官和辨识转动位移 的能力,证明该系统可以在0.08s内精确检测到转动位移。结果表明,通过尖峰神经网络（SNN）将基于事件 的视觉和触觉结合,比分开用于视觉数据 的准确性提升10%。
在性能方面,Loihi处置传感数据 的速度比性能最佳 的GPU低21%,而功耗却较低了45倍。 研究团队成员之一、NUS计算机学院助理教授Harold Soh补足说道：“我们对这些研究结果深感激动。这指出神经拟态系统有期望融合多传感器,解决问题机器人感官能力难题。这让我们朝着生产节约能源而且有一点信赖 的机器人又迈进了一步,这种机器人需要在车祸情况下很快、合理地作出反应。
” 英特尔神经拟态计算出来实验室主任Mike Davies回应：“新加坡国立大学 的这项研究,让人类对机器人技术 的未来有了深刻印象 的理解,也就是 说道,未来机器人不会以事件驱动 的方式,融合多模态来感官和处置信息。有更加多类似于 的研究表明,一旦我们对整个系统展开基于事件 的范式新的设计,还包括传感器、数据格式、算法和硬件体系结构,神经拟态计算出来 的用于可以明显减少延后和功耗。
” 新的 的研究突破具备众多潜在应用于前景。研究人员指出,这项工作可以提高嵌入式,从而使诸如护理机器人和自动机器人手术等工作显得更为不切实际。
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