loading...

azaval

بازدید : 275
يکشنبه 11 خرداد 1399 زمان : 10:21

محققان ETH Zürich و دانشگاه بولونیا به تازگی PULP Dronet ، یک هواپیمای بدون سرنشین با اندازه 27 گرم نانو (UAV) با یک موتور ناوبری عمیق مبتنی بر یادگیری را ایجاد کرده اند. مینی هواپیمای بدون سرنشین آنها ، در مقاله ای که از قبل روی arXiv منتشر شده است ، می تواند روی یک خط لوله بصری پایان به انتها ، برای ناوبری خودمختار که توسط یک الگوریتم یادگیری عمیق پیشرفته طراحی شده است ، اجرا شود.


"اکنون شش سال است که ETH Zürich و دانشگاه بولونیا کاملاً در یک پروژه مشترک تلاش می کنند: سکوی قدرت فوق العاده موازی (PULP) ،" Daniele Palossi ، Francesco Conti و Prof. Luca Benini ، سه محقق. کسانی که این مطالعه را انجام داده اند ، که در آزمایشگاهی به سرپرستی پروفسور بنینی کار می کنند ، از طریق ایمیل به TechXplore گفتند. "مأموریت ما ایجاد یک بستر سخت افزاری و نرم افزاری با منبع آزاد ، بسیار مقیاس پذیر برای فعال کردن محاسبات با صرفه جویی در مصرف انرژی است که در آن پاکت برق تنها از چند میلی ولت ، مانند گره های حسگر برای اینترنت اشیاء و ربات های مینیاتوری پمپ وکیوم مانند نانو هواپیماهای بدون سرنشین است. از وزن چند ده گرم ".

در هواپیماهای بدون سرنشین با اندازه بزرگ و متوسط ، بودجه توان و بار در دسترس موجود امکان بهره برداری از دستگاه های محاسباتی قدرتمند با رده بالا را فراهم می کند ، مانند نمونه هایی که توسط اینتل ، انویدیا ، کوالکام و غیره توسعه یافته اند. این دستگاه ها گزینه ای امکان پذیر برای ربات های مینیاتوری نیستند ، که از نظر اندازه و متعاقب آن محدودیت های قدرت محدود هستند. برای غلبه بر این محدودیت ها ، تیم تصمیم به الهام گرفتن از طبیعت ، به ویژه از حشرات گرفت.

Palossi ، Conti و Benini توضیح دادند: "در طبیعت ، حیوانات پرنده ای کوچک مانند حشرات می توانند کارهای بسیار پیچیده ای انجام دهند در حالی که صرفاً مقدار کمی انرژی در تشخیص محیط و تفکر مصرف می کنند." "ما می خواستیم از فناوری محاسبات کارآمد انرژی استفاده کنیم تا اساساً این ویژگی را تکرار کند."

محققان برای تکثیر مکانیسم های صرفه جویی در انرژی که در حشرات مشاهده شده اند ، ابتدا در ادغام هوش مصنوعی سطح بالا در پاکت قدرت فوق العاده ریز یک پهپاد کار کردند . این مسئله کاملاً چالش برانگیز بود ، زیرا آنها مجبور بودند محدودیتهای انرژی آن و نیازهای محاسباتی دقیق در زمان واقعی را برآورده کنند. هدف اصلی محققان دستیابی به عملکرد بسیار بالا با قدرت بسیار کمی بود.

Palossi ، Conti و Benini گفت: "موتور ناوبری بصری ما از یک سخت افزار و یک نرم افزار تشکیل شده است." "اولی توسط یک الگوی قدرت موازی ، فوق العاده کم انرژی ، و اولین توسط یک شبکه عصبی Convolutional عصبی DroNet (CNN) که قبلاً توسط گروه روباتیک و ادراک از دانشگاه زوریخ ساخته شده بود برای هواپیماهای بدون سرنشین بزرگ ساخته شده است. ، که ما برای تأمین نیازهای انرژی و عملکرد سازگار شده ایم. "



سیستم ناوبری یک قاب دوربین را می گیرد و آن را با یک CNN پیشرفته پردازش می کند. پس از آن ، تصمیم می گیرد که چگونه نگرش پهپاد را اصلاح کند تا در مرکز صحنه فعلی قرار گیرد. همین CNN همچنین موانع را شناسایی می کند ، در صورت احساس تهدید قریب الوقوع ، هواپیمای بدون سرنشین را متوقف می کند.

محققان گفتند: "اساساً ، PULP Dronet می تواند از یک خیابان خیابان (یا چیزی که شبیه آن است ، به عنوان راهرو) دنبال کند و از برخورد و ترمز در صورت موانع غیرمنتظره جلوگیری کند." "جهش واقعی ارائه شده توسط سیستم ما در مقایسه با رباتهای پرنده با اندازه جیب گذشته این است که کلیه اقدامات لازم برای دستیابی به پیمایش مستقل مستقیماً روی هواپیما انجام می شوند ، بدون نیاز به یک اپراتور انسانی ، و نه زیرساخت های موقت (به عنوان مثال دوربین های خارجی یا سیگنال ها) و به طور خاص ، بدون ایستگاه پایه از راه دور برای محاسبات استفاده می شود (به عنوان مثال ، لپ تاپ از راه دور). "


در یک سری آزمایشات میدانی ، محققان نشان دادند که سیستم آنها بسیار پاسخگو است و می تواند از برخورد با موانع غیرقابل پیش بینی پویا تا سرعت پرواز 1.5 متر بر ثانیه جلوگیری کند. آنها همچنین دریافتند که موتور ناوبری بصری آنها قادر است در مسیری 113 متری که قبلاً مشاهده نشده است ، ناوبری داخلی کاملاً مستقل داشته باشد.

این مطالعه که توسط Palossi و همکارانش انجام شده است ، روشی مؤثر را ارائه می دهد که سطح بی سابقه ای از هوش را در دستگاه هایی با محدودیت های بسیار دقیق قدرت ادغام می کند. این امر به خودی خود بسیار چشمگیر است ، زیرا فعال کردن ناوبری مستقل در یک هواپیمای بدون سرنشین با جیب بسیار چالش برانگیز است و قبلاً بندرت بدست آمده است.

محققان توضیح دادند: "بر خلاف گره لبه تعبیه شده سنتی ، در اینجا ، ما نه تنها از بودجه انرژی و نیرو موجود برای انجام محاسبه محدود هستیم ، بلکه ما نیز محدودیت عملکردی داریم." "به عبارت دیگر ، اگر CNN خیلی آهسته دوید ، هواپیمای بدون سرنشین قادر نخواهد بود به موقع واکنش نشان دهد ، از تصادف یا چرخش در لحظه مناسب جلوگیری کند."

این هواپیمای بدون سرنشین کوچک توسط Palossi و همکارانش ساخته شده است می تواند بسیاری از برنامه های فوری را داشته باشد. به عنوان مثال ، ازدحام PULP-Dronets می تواند به بازرسی از ساختمانهای متلاشی شده پس از وقوع زلزله کمک کند و به مکانهایی برسد که در مدت زمان کوتاهتر برای امدادگران بشر غیرقابل دسترسی باشد ، بنابراین بدون اینکه جان اپراتورها را به خطر بیاندازد.

"هر سناریویی که مردم از یک گره محاسباتی کوچک ، چابک و هوشمند بهره مند شوند ، اکنون نزدیک تر است ، از حمایت از حیوانات تا کمک به سالمندان / کودکان ، بازرسی از محصولات زراعی و تاکستان ها ، اکتشاف مناطق خطرناک ، ماموریت های نجات و موارد دیگر". محققان گفتند. "ما امیدواریم که تحقیقات ما کیفیت زندگی همه را بهبود بخشد."

به گفته پالوسي و همكارانش ، مطالعه اخير آنها صرفاً گام اولي براي فعال كردن اطلاعات واقعي "سطح بيولوژيك" است و هنوز هم بايد چند چالش براي رفع آن وجود داشته باشد. در کارهای آینده خود ، آنها قصد دارند با بهبود قابلیت اطمینان و هوش موتور ناوبری پردازنده ، برخی از این چالش ها را برطرف کنند. هدف قرار دادن سنسورهای جدید ، قابلیت های پیشرفته تر و عملکرد بهتر در هر وات. محققان کلیه کد ها ، مجموعه داده ها و شبکه های آموزشی خود را به طور عمومی منتشر کردند که می تواند به تیمهای تحقیقاتی دیگر نیز الهام بخش سیستم های مشابه مبتنی بر فناوری خود را توسعه دهد.

محققان افزودند: "در طولانی مدت ، هدف ما دستیابی به نتایج مشابه با آنچه در اینجا ارائه می دهیم بر روی روبوت با اندازه اندازه پیکو (وزن چند گرم با ابعاد سنجاقک) است." "ما معتقدیم که ایجاد یک جامعه قوی و محکم از محققان و علاقه مندان به چشم انداز ما برای رسیدن به این هدف نهایی اساسی است. به همین منظور ، ما کلیه کدهای و طراحی های سخت افزاری خود را به صورت متن باز برای همه در دسترس قرار دادیم."

محققان ETH Zürich و دانشگاه بولونیا به تازگی PULP Dronet ، یک هواپیمای بدون سرنشین با اندازه 27 گرم نانو (UAV) با یک موتور ناوبری عمیق مبتنی بر یادگیری را ایجاد کرده اند. مینی هواپیمای بدون سرنشین آنها ، در مقاله ای که از قبل روی arXiv منتشر شده است ، می تواند روی یک خط لوله بصری پایان به انتها ، برای ناوبری خودمختار که توسط یک الگوریتم یادگیری عمیق پیشرفته طراحی شده است ، اجرا شود.


"اکنون شش سال است که ETH Zürich و دانشگاه بولونیا کاملاً در یک پروژه مشترک تلاش می کنند: سکوی قدرت فوق العاده موازی (PULP) ،" Daniele Palossi ، Francesco Conti و Prof. Luca Benini ، سه محقق. کسانی که این مطالعه را انجام داده اند ، که در آزمایشگاهی به سرپرستی پروفسور بنینی کار می کنند ، از طریق ایمیل به TechXplore گفتند. "مأموریت ما ایجاد یک بستر سخت افزاری و نرم افزاری با منبع آزاد ، بسیار مقیاس پذیر برای فعال کردن محاسبات با صرفه جویی در مصرف انرژی است که در آن پاکت برق تنها از چند میلی ولت ، مانند گره های حسگر برای اینترنت اشیاء و ربات های مینیاتوری پمپ وکیوم مانند نانو هواپیماهای بدون سرنشین است. از وزن چند ده گرم ".

در هواپیماهای بدون سرنشین با اندازه بزرگ و متوسط ، بودجه توان و بار در دسترس موجود امکان بهره برداری از دستگاه های محاسباتی قدرتمند با رده بالا را فراهم می کند ، مانند نمونه هایی که توسط اینتل ، انویدیا ، کوالکام و غیره توسعه یافته اند. این دستگاه ها گزینه ای امکان پذیر برای ربات های مینیاتوری نیستند ، که از نظر اندازه و متعاقب آن محدودیت های قدرت محدود هستند. برای غلبه بر این محدودیت ها ، تیم تصمیم به الهام گرفتن از طبیعت ، به ویژه از حشرات گرفت.

Palossi ، Conti و Benini توضیح دادند: "در طبیعت ، حیوانات پرنده ای کوچک مانند حشرات می توانند کارهای بسیار پیچیده ای انجام دهند در حالی که صرفاً مقدار کمی انرژی در تشخیص محیط و تفکر مصرف می کنند." "ما می خواستیم از فناوری محاسبات کارآمد انرژی استفاده کنیم تا اساساً این ویژگی را تکرار کند."

محققان برای تکثیر مکانیسم های صرفه جویی در انرژی که در حشرات مشاهده شده اند ، ابتدا در ادغام هوش مصنوعی سطح بالا در پاکت قدرت فوق العاده ریز یک پهپاد کار کردند . این مسئله کاملاً چالش برانگیز بود ، زیرا آنها مجبور بودند محدودیتهای انرژی آن و نیازهای محاسباتی دقیق در زمان واقعی را برآورده کنند. هدف اصلی محققان دستیابی به عملکرد بسیار بالا با قدرت بسیار کمی بود.

Palossi ، Conti و Benini گفت: "موتور ناوبری بصری ما از یک سخت افزار و یک نرم افزار تشکیل شده است." "اولی توسط یک الگوی قدرت موازی ، فوق العاده کم انرژی ، و اولین توسط یک شبکه عصبی Convolutional عصبی DroNet (CNN) که قبلاً توسط گروه روباتیک و ادراک از دانشگاه زوریخ ساخته شده بود برای هواپیماهای بدون سرنشین بزرگ ساخته شده است. ، که ما برای تأمین نیازهای انرژی و عملکرد سازگار شده ایم. "



سیستم ناوبری یک قاب دوربین را می گیرد و آن را با یک CNN پیشرفته پردازش می کند. پس از آن ، تصمیم می گیرد که چگونه نگرش پهپاد را اصلاح کند تا در مرکز صحنه فعلی قرار گیرد. همین CNN همچنین موانع را شناسایی می کند ، در صورت احساس تهدید قریب الوقوع ، هواپیمای بدون سرنشین را متوقف می کند.

محققان گفتند: "اساساً ، PULP Dronet می تواند از یک خیابان خیابان (یا چیزی که شبیه آن است ، به عنوان راهرو) دنبال کند و از برخورد و ترمز در صورت موانع غیرمنتظره جلوگیری کند." "جهش واقعی ارائه شده توسط سیستم ما در مقایسه با رباتهای پرنده با اندازه جیب گذشته این است که کلیه اقدامات لازم برای دستیابی به پیمایش مستقل مستقیماً روی هواپیما انجام می شوند ، بدون نیاز به یک اپراتور انسانی ، و نه زیرساخت های موقت (به عنوان مثال دوربین های خارجی یا سیگنال ها) و به طور خاص ، بدون ایستگاه پایه از راه دور برای محاسبات استفاده می شود (به عنوان مثال ، لپ تاپ از راه دور). "


در یک سری آزمایشات میدانی ، محققان نشان دادند که سیستم آنها بسیار پاسخگو است و می تواند از برخورد با موانع غیرقابل پیش بینی پویا تا سرعت پرواز 1.5 متر بر ثانیه جلوگیری کند. آنها همچنین دریافتند که موتور ناوبری بصری آنها قادر است در مسیری 113 متری که قبلاً مشاهده نشده است ، ناوبری داخلی کاملاً مستقل داشته باشد.

این مطالعه که توسط Palossi و همکارانش انجام شده است ، روشی مؤثر را ارائه می دهد که سطح بی سابقه ای از هوش را در دستگاه هایی با محدودیت های بسیار دقیق قدرت ادغام می کند. این امر به خودی خود بسیار چشمگیر است ، زیرا فعال کردن ناوبری مستقل در یک هواپیمای بدون سرنشین با جیب بسیار چالش برانگیز است و قبلاً بندرت بدست آمده است.

محققان توضیح دادند: "بر خلاف گره لبه تعبیه شده سنتی ، در اینجا ، ما نه تنها از بودجه انرژی و نیرو موجود برای انجام محاسبه محدود هستیم ، بلکه ما نیز محدودیت عملکردی داریم." "به عبارت دیگر ، اگر CNN خیلی آهسته دوید ، هواپیمای بدون سرنشین قادر نخواهد بود به موقع واکنش نشان دهد ، از تصادف یا چرخش در لحظه مناسب جلوگیری کند."

این هواپیمای بدون سرنشین کوچک توسط Palossi و همکارانش ساخته شده است می تواند بسیاری از برنامه های فوری را داشته باشد. به عنوان مثال ، ازدحام PULP-Dronets می تواند به بازرسی از ساختمانهای متلاشی شده پس از وقوع زلزله کمک کند و به مکانهایی برسد که در مدت زمان کوتاهتر برای امدادگران بشر غیرقابل دسترسی باشد ، بنابراین بدون اینکه جان اپراتورها را به خطر بیاندازد.

"هر سناریویی که مردم از یک گره محاسباتی کوچک ، چابک و هوشمند بهره مند شوند ، اکنون نزدیک تر است ، از حمایت از حیوانات تا کمک به سالمندان / کودکان ، بازرسی از محصولات زراعی و تاکستان ها ، اکتشاف مناطق خطرناک ، ماموریت های نجات و موارد دیگر". محققان گفتند. "ما امیدواریم که تحقیقات ما کیفیت زندگی همه را بهبود بخشد."

به گفته پالوسي و همكارانش ، مطالعه اخير آنها صرفاً گام اولي براي فعال كردن اطلاعات واقعي "سطح بيولوژيك" است و هنوز هم بايد چند چالش براي رفع آن وجود داشته باشد. در کارهای آینده خود ، آنها قصد دارند با بهبود قابلیت اطمینان و هوش موتور ناوبری پردازنده ، برخی از این چالش ها را برطرف کنند. هدف قرار دادن سنسورهای جدید ، قابلیت های پیشرفته تر و عملکرد بهتر در هر وات. محققان کلیه کد ها ، مجموعه داده ها و شبکه های آموزشی خود را به طور عمومی منتشر کردند که می تواند به تیمهای تحقیقاتی دیگر نیز الهام بخش سیستم های مشابه مبتنی بر فناوری خود را توسعه دهد.

محققان افزودند: "در طولانی مدت ، هدف ما دستیابی به نتایج مشابه با آنچه در اینجا ارائه می دهیم بر روی روبوت با اندازه اندازه پیکو (وزن چند گرم با ابعاد سنجاقک) است." "ما معتقدیم که ایجاد یک جامعه قوی و محکم از محققان و علاقه مندان به چشم انداز ما برای رسیدن به این هدف نهایی اساسی است. به همین منظور ، ما کلیه کدهای و طراحی های سخت افزاری خود را به صورت متن باز برای همه در دسترس قرار دادیم."

نظرات این مطلب

تعداد صفحات : -1

درباره ما
موضوعات
لینک دوستان
آمار سایت
  • کل مطالب : 43
  • کل نظرات : 0
  • افراد آنلاین : 1
  • تعداد اعضا : 0
  • بازدید امروز : 11
  • بازدید کننده امروز : 1
  • باردید دیروز : 15
  • بازدید کننده دیروز : 0
  • گوگل امروز : 0
  • گوگل دیروز : 0
  • بازدید هفته : 28
  • بازدید ماه : 32
  • بازدید سال : 41
  • بازدید کلی : 15773
  • <
    پیوندهای روزانه
    آرشیو
    اطلاعات کاربری
    نام کاربری :
    رمز عبور :
  • فراموشی رمز عبور؟
  • خبر نامه


    معرفی وبلاگ به یک دوست


    ایمیل شما :

    ایمیل دوست شما :



    کدهای اختصاصی