Машинний зір: новий чип для безпілотних авто виявляє небезпеку в 4 рази швидше за людей

Міжнародна група дослідників представила новий чип системи безпеки для безпілотних авто, здатної реагувати на небезпеки на дорозі швидше за реальних водіїв.

Вчені з Китаю, Великої Британії, Гонконгу, Саудівської Аравії та США створили апаратний “рефлекс” для прискорення прийняття рішень автоматизованою системною водіння. Розробка розв’язує давню проблему в області робототехніки та безпілотного транспорту. Зазвичай автоматизованим системам необхідно більше часу, ніж людям для інтерпретації візуальних даних та реагування на раптові інциденти.

На швидкості близько 80 км/год автоматизованій системі необхідно близько 0,5 сек для реагування на перешкоду. За цей час транспортний засіб проїде ще близько 13 м перш ніж почати гальмувати. Мозок людини у тій самій ситуації реагує за 0,15 сек. Навіть за використання сучасних процесорів покадровий аналіз зображень високої роздільної здатності займатиме час. Система має визначити, що і куди рухається і чи становить об’єкт небезпеку. Це викликає занепокоєння щодо безпечної роботи роботизованих систем, дронів та безпілотних авто.

У реальних умовах на дорозі долі секунди відіграють ключове значення. Повільніша реакція збільшуватиме гальмівний шлях та ризик зіткнення. Інженери постійно працюють над тим, щоб скоротити розрив між швидкістю людського сприйняття та обробкою інформації комп’ютерами. Дослідники зосередились на розв’язанні цього питання на апаратному рівні. Вони прагнули забезпечити швидше прийняття рішень без необхідності повного перероблення системи наявних камер.

Дослідники змоделювали систему за принципом роботи людського зору. Замість аналізувати кожну деталь, людський мозок швидко виявляє раптовий рух або зміни та реагує на випередження. Детальна обробка проводиться вже пізніше. Нова система базується на двовимірному масиві синаптичних транзисторів, який описується як високочутливий чип виявлення руху. Він використовує підхід “фільтрація-обробка”, спочатку відфільтровуючи неактуальні візуальні дані, а потім визначаючи ключові зміни.

Транзистор здатен виявляти зміни зображення усього за 100 мікросекунд, що значно швидше за людське сприйняття. Він зберігає інформацію про рух понад 10 тис. сек та працює понад 8 тис. циклів без втрати продуктивності. Після захоплення кадра чип ігнорує цілісне зображення та реєструє лише об’єкти, що рухаються.

Ці обрані сигнали передаються стандартним алгоритмам машинного зору для глибшого аналізу. Результати дослідження демонструють, що цей підхід більш як у 10 разів швидший за традиційні методи обробки зображень. У лабораторних умовах система обробляла дані про рух у 4 рази швидше за сучасні алгоритми. В ідеальних умовах вона перевершила швидкість реакції людини.

Дослідники заявляють про покращення виявлення небезпек на 213,5% за результатами випробувань на водіння та про збільшення здатності роботизованих систем захоплювати об’єкти на 740,9%.  В реальних умовах ефективність була дещо нижчою, однак все ж перевищувала наявні автоматизовані системи водіння. На швидкості 80 км/год покращення часу реакції приблизно на 0,2 сек скорочує гальмівний шлях приблизно на 4 м.

У випадку з невеликими дронами час реакції скоротився принаймні на третину, що покращило витривалість та льотні характеристики. Дослідники розраховують, що проєкт буде співпрацювати з провідними автомобільними та безпілотними компаніями. 

Ми писали, що автопілот Garmin вперше самостійно посадив літак. У той же час, попри заяви Ілона Маска, Tesla контролює “безконтрольні” Robotaxi.

Роботаксі Waymo завезло пасажира на трамвайні рейки та змусило тікати

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature

Джерело: Interesting Engineering