您試過用智能手機“召喚”汽車駛出停車位嗎,?您知道現(xiàn)在很多精細(xì)的外科手術(shù)都是由機器人手臂操作完成的嗎?您聽說過無人機能自動跟蹤GPS飛行路線,,并安全著陸,,毫發(fā)無損嗎,?
目前,機器人甚至已經(jīng)成為小到吸塵器,、大到教育或信息電子產(chǎn)品的一部分,。
事實上,,半導(dǎo)體技術(shù)的驚人發(fā)展已經(jīng)引發(fā)了自主機器和人工智能的復(fù)興。目前,,機器正在越來越多地執(zhí)行那些以往只有人類才能完成的任務(wù),,而這種轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€世界帶來的影響是令人期待的。
智能機器的重新崛起,,尤其是無人機,、機器人和半自主駕駛車輛,已經(jīng)從新生事物演變成無數(shù)的商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用,。這些機器所包含的電子部件數(shù)量增長迅速,,從而實現(xiàn)了很多全新的功能,例如高精度控制和環(huán)境識別,,即在沒有物理接近或?qū)iT要求此類信息的情況下,,對于一個人周圍環(huán)境的綜合識別。前幾代的工業(yè)機器人或隊列行駛車輛幾乎都是預(yù)定程序以執(zhí)行高精度的重復(fù)作業(yè),。而現(xiàn)代自主機器具有非常鮮明的特點,,包括與人類的交互功能、處理突發(fā)事件的能力以及快速學(xué)習(xí)的能力,。所有這些特性都要求更強的環(huán)境識別功能,、更高的智能化和更強的控制能力在背后提供支持。
專門針對人工智能的兩個應(yīng)用包括監(jiān)測與控制,。監(jiān)測應(yīng)用通常負(fù)責(zé)處理由互聯(lián)網(wǎng)或大量傳感器生成的大數(shù)據(jù),。對于巨大且持續(xù)增長的數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)挖掘和模式識別需要服務(wù)器和處理器具有極高的處理能力。諸如安全,、醫(yī)療診斷和市場營銷等數(shù)不勝數(shù)的大量應(yīng)用都依賴數(shù)據(jù)分析和深度學(xué)習(xí)技術(shù),。另一方面,控制應(yīng)用要求對傳感器數(shù)據(jù)進行實時分析,,以及對制動器和電機進行自主控制,。自主駕駛車輛、無人機和新一代機器人都被歸為這一范疇,。
德州儀器(TI)首席技術(shù)官Ahmad Bahai表示,,三項使能技術(shù)合力促成了此次智能機器的重新崛起:
1.感測:由于半導(dǎo)體和微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的進步,部署于自主系統(tǒng)內(nèi)的大范圍環(huán)境識別和視覺傳感器的價格已經(jīng)變得可以承擔(dān),。雖然諸如攝像頭,、雷達和LIDAR等視覺傳感器對于很多自主系統(tǒng)十分關(guān)鍵,但其它那些需要較低處理能力的環(huán)境傳感器卻更加常見,。高精度扭矩,、溫度和磁性傳感器融合可以提供豐富的觸覺、接近度和周圍環(huán)境信息;這使得機器人能夠與人類交互,,并安全有效地處理突發(fā)狀況,。這與人類和動物體內(nèi)的很多生物系統(tǒng)類似,它們可以對硬度,、熱度和磁場強度做出反應(yīng),,并且具有很多其它非視覺的感測能力。
基于這些感測技術(shù),,視覺分析自然而然成為了主流技術(shù),,這是因為算法和處理器正在變得越來越強大,而價格也越來越親民,。機器視覺被長期應(yīng)用于工業(yè)和消費類應(yīng)用中(比如游戲機),,但是自主系統(tǒng)的任務(wù)關(guān)鍵性需要更高性能以及更高可靠性的機器視覺。正因如此,,我們現(xiàn)在才能看到汽車,、機器人和無人機內(nèi)應(yīng)用的大量高分辨率攝像頭。這些自主系統(tǒng)正在充分利用視覺算法和立體照相機技術(shù)進步的優(yōu)勢,,而這些照相機內(nèi)則擁有進行深度探測和融合的先進處理器,。
具有250米延展范圍,精度達到幾微米(通常這兩項技術(shù)規(guī)格不能同時實現(xiàn))的全集成互補金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 雷達在光學(xué)視覺不可用或無法實現(xiàn)時(比如在大雨,、下雪或霧中駕車時),能夠跟攝像頭功能進行有效的互補,。LIDAR能夠借助高聚焦激光束來實時提供機器周圍更加詳實的地圖,。
2.處理能力:強大處理能力的出現(xiàn),連同先進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法已經(jīng)為機器視覺的高效和高可靠性,、模式識別和機器學(xué)習(xí)能力做出巨大貢獻,。大量的圖形處理器(GPU)、仿生處理器,、以及多核超長指令字?jǐn)?shù)字信號處理器(VLIW DSP)的豐富產(chǎn)品組合已經(jīng)使廣泛的視覺子系統(tǒng)成為可能,。具有大量輔助加速器,針對深度學(xué)習(xí)和圖像處理的浮點運算(Teraflops)超級GPU是復(fù)合型高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)的關(guān)鍵,。然而,,很多自主系統(tǒng)是由電池供電的,它們的處理能量預(yù)算有限,,并且要求高能效處理,。高性能多核DSP配備用于機器學(xué)習(xí)算法的加速器,可以為移動機器人和無人機等系統(tǒng)提供它們所需的此類高能效處理能力,。一款典型的多核DSP,,比如TI C7X,可以提供比GPU功耗更低、物料清單(BOM)更少的處理,,并且具有更高的延展性,。
3.電機和制動器控制:電機已經(jīng)取代了自主機器內(nèi)的很多液壓和機械系統(tǒng)。電機和智能電機驅(qū)動器的效率提升已經(jīng)幫助機器人和無人機實現(xiàn)了高精度運動,。雖然電動汽車?yán)昧烁袘?yīng)交流電機和驅(qū)動器更高效率的優(yōu)勢,,但很多輕型機器人和無人機仍然使用無刷直流電機來實現(xiàn)它們所需要的高效率和零維護。TI具有廣泛的柵極驅(qū)動器產(chǎn)品組合,,例如DRV8X產(chǎn)品系列,,能提供智能柵極驅(qū)動功能和高集成度,以實現(xiàn)性能優(yōu)化和緊湊的電路板設(shè)計,。具有集成傳感器,、故障診斷和智能電源管理的電機對于自主系統(tǒng)中的高精度和高扭矩應(yīng)用至關(guān)重要。
盡管有來自技術(shù)和其它方面的挑戰(zhàn),,智能機器正在我們?nèi)粘I钪邪缪葜絹碓街匾淖饔?。它們從新生事物到日常使用的轉(zhuǎn)型也正慢慢凸顯出來。電子產(chǎn)品和創(chuàng)新型應(yīng)用的快速進步表明,,智能系統(tǒng)的崛起將會一直持續(xù),。新一代自主機器將為我們提供有效的解決方案,讓我們一起迎接它的到來吧,!