Беспилотные автомобили станут безопаснее: ученые представили чип, который реагирует на угрозы в 4 раза быстрее человека

Международная команда ученых из КНР, Великобритании, Гонконга, Саудовской Аравии и США опубликовала статью в журнале Nature Communications о нейроморфном визуальном модуле на основе синоптических транзисторов, который при испытаниях ускорил распознавание движущихся угроз примерно в 4 раза по сравнению с традиционными алгоритмическими методами и превысил скорость восприятия человека.

Новая система основана на двумерном массиве синаптических транзисторов, который извлекает информацию о движении непосредственно на аппаратном уровне. В отличие от традиционных подходов, требующих полной обработки каждого кадра, нейроморфный конвейер фокусируется только на изменениях яркости в кадре, кодируя их в аналоговых невольтильных состояниях. Это позволяет сократить время обработки оптического потока в среднем на 26,1%, что эквивалентно ускорению в четыре раза по сравнению с современными алгоритмами на базе методов Farneback, GMFlow и RAFT.

В ходе испытаний в условиях, имитирующих реальное автономное вождение, разработанная система обнаруживала потенциальные угрозы более чем в три раза эффективнее (рост на 213,5%) по сравнению с традиционными алгоритмами компьютерного зрения. Ещё более впечатляющий результат был зафиксирован при работе с роботизированными манипуляторами: точность захвата предметов выросла почти в 8,5 раз (на 740,9%), что позволяет надёжно взаимодействовать с объектами сложной формы и разной массы. При этом полный цикл обработки визуальных данных — от анализа кадра до формирования управляющей команды — занимает в среднем 150 миллисекунд. Этот показатель соответствует скорости реакции человеческого зрения, что открывает путь к созданию роботизированных систем, способных принимать решения в режиме реального времени без заметной задержки.

Согласно расчётам разработчиков, на скорости 80 км/ч ускорение реакции системы всего на 0,2 секунды сокращает тормозной путь автомобиля на 4,4 метра — это расстояние может стать решающим для предотвращения аварии. Новый чип фиксирует любые изменения в кадре всего за 100 микросекунд (0,0001 секунды), что в тысячи раз быстрее человеческой реакции. Он способен надёжно хранить данные о движении объектов более 10 000 секунд (почти три часа) без потери качества даже после более чем 8000 циклов записи и стирания. Технология полностью совместима с уже установленными камерами и существующими алгоритмами компьютерного зрения, выполняя роль мощного аппаратного ускорителя, который значительно повышает скорость и точность обработки видео.

Исследователи подчеркивают, что разработка не заменяет традиционные системы, а дополняет их, обеспечивая критически важное ускорение обработки в динамических средах. Технология применима также для дронов и промышленной робототехники.

Источник: interestingengineering.com