Международная команда ученых представила инновационный чип для систем безопасности беспилотных автомобилей, способный реагировать на угрозы на дороге с рекордной скоростью — в четыре раза быстрее, чем реальные водители.
Об этом сообщает ProIT
Принцип работы нового чипа для автономного транспорта
Исследователи из Китая, Великобритании, Гонконга, Саудовской Аравии и США разработали специальный аппаратный «рефлекс», который существенно сокращает время принятия решений автоматизированными системами управления. Традиционно компьютерным алгоритмам требуется больше времени для анализа визуальной информации и реагирования на непредвиденные ситуации. Например, при движении со скоростью 80 км/ч классической системе необходимо около 0,5 секунды для начала торможения — за это время автомобиль проедет еще 13 метров. Для сравнения, человек реагирует за 0,15 секунды. Это создает дополнительные риски для безопасности на дороге, особенно в случае работы беспилотников или дронов.
Новый чип повторяет принципы работы человеческого зрения. Вместо анализа всех деталей изображения, система быстро выявляет резкие изменения и движение, а уже после этого проводит детальный анализ. Основой решения стал двумерный массив синаптических транзисторов, который функционирует как высокочувствительный сенсор движения. Он сначала отсекает неактуальные визуальные данные, а затем фокусируется на самых важных изменениях в поле зрения.
Преимущества технологии и результаты испытаний
Транзистор может обнаружить изменения в изображении всего за 100 микросекунд — это значительно быстрее, чем способен реагировать человеческий мозг. При этом устройство способно хранить информацию о движении более 10 тысяч секунд и выдерживает более 8 тысяч рабочих циклов без потери производительности. Вместо анализа всего кадра, чип фиксирует только движущиеся объекты, передавая эту информацию стандартным алгоритмам машинного зрения для дальнейшей обработки.
Испытания показали, что новый подход в 10 раз быстрее традиционных методов анализа изображений, а в лабораторных условиях система реагировала в 4 раза быстрее современных алгоритмов. В отдельных случаях ее результат превосходил даже человеческую реакцию.
По результатам моделирования, точность обнаружения опасностей повысилась на 213,5%, а эффективность захвата объектов — на 740,9%. На практике, даже с незначительно сниженной эффективностью, система все равно существенно превзошла существующие аналоги. В частности, на скорости 80 км/ч новый чип позволяет сократить тормозной путь на около 4 метров благодаря уменьшению времени реакции на 0,2 секунды.
“Наш подход демонстрирует ускорение на 400%, что превышает показатели человека, при этом сохраняя или повышая точность благодаря временным апрiori данным. Мы не полностью заменяем существующую систему камер; вместо этого, используя аппаратные модули, мы позволяем текущим алгоритмам компьютерного зрения работать вчетверо быстрее, чем раньше, что имеет большую практическую ценность для инженерных программ. В ДТП эти 4 метра часто определяют, произойдет ли столкновение, или это будет лишь опасное совпадение обстоятельств”, — объясняет соавтор исследования из Пекинского университета авиации и космонавтики Гао Шуо.
В малогабаритных дронах использование новой системы позволило сократить время реакции как минимум на треть, что положительно сказалось на их выносливости и летных характеристиках. Ученые планируют дальнейшее сотрудничество с ведущими компаниями в сфере автомобильных и беспилотных технологий для внедрения решения в промышленных масштабах.
Работа опубликована в журнале Nature.