Енергія одного світлодіода. У MIT розробили мікрочип для 3D-навігації мініроботів

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) розробили інноваційну систему на кристалі під назвою Gleanmer. 

Цей мікрочип дозволяє крихітним автономним роботам та легким окулярам доповненої реальності створювати детальні тривимірні карти навколишнього середовища в режимі реального часу. Головна перевага технології — її надзвичайна енергоефективність: для побудови 3D-маршруту пристрою потрібно приблизно стільки ж енергії, скільки споживає один маленький світлодіод.

Традиційне тривимірне картування вимагає великих обсягів пам’яті та потужних процесорів, оскільки простір зазвичай кодується за допомогою жорстких кубічних пікселів — вокселів. Вчені з MIT застосували принципово інший підхід. Створений ними алгоритм GMMap відображає перешкоди та вільні зони за допомогою гнучких еліпсоїдних об'єктів — гауссових функцій. Один витягнутий еліпсоїд може точно описати складну вигнуту поверхню, на яку за стандартних умов знадобилися б тисячі вокселів. Завдяки цьому обсяг необхідних даних кардинально зменшується.

Крім того, архітектура чипа дозволяє обробляти зображення глибини за один прохід, порівнюючи кожен піксель лише з найближчими сусідніми точками. Система не зберігає у пам’яті важкі графічні файли цілком — вони відразу відкидаються після генерації гауссових розподілів. Ба більше, коли робот рухається і бачить один і той самий об'єкт з різних ракурсів, чип об'єднує перекриття безпосередньо у вигляді компактних еліпсоїдів, без повторного звернення до початкових пікселів. Швидка вбудована пам’ять розташована безпосередньо біля обчислювальних блоків кристала, що виключає енерговитратне звернення до зовнішніх сховищ.

Під час тестувань, зокрема з використанням потокових даних із камери звичайного iPhone, чип Gleanmer продемонстрував споживання всього у 6 міліватів енергії. Це становить лише 2,5% від витрат найкращих сучасних аналогів. Для прокладання безпечної траєкторії руху роботу тепер потрібно на 80% менше енергії, ніж раніше. У перспективі розробники планують перемістити обчислювальні блоки ще ближче до сенсорів, що дозволить мініатюрним безпілотникам безперешкодно інспектувати складні промислові системи та трубопроводи.