شارك
الرئيسية
وجد باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وعلوم الكمبيوتر والذكاء الاصطناعي، طريقة تسمى «الحوسبة الروبوتية» لمحاربة عدم التطابق بين عقل الإنسان الآلي وجسمه، عن طريق إنشاء شريحة كمبيوتر مخصصة تقلل من وقت استجابة الروبوت. وسيقدم البحث في المؤتمر الدولي حول الدعم المعماري للغات البرمجة وأنظمة التشغيل في أبريل/نيسان القادم.
يمكن للروبوتات المعاصرة أن تتحرك بسرعة، بسبب سرعة محركاتها وقوتها، لكن في المواقف المعقدة، مثل التفاعلات مع الناس، لا تتحرك الروبوتات بسرعة غالباً؛ بسبب قطع الاتصال في رأس الروبوت، فإن إدراك المنبهات وحساب الاستجابة يتطلب الكثير من الحسابات، مما يحد من وقت رد فعل الروبوت.
هناك ثلاث خطوات رئيسية في عملية الروبوت، أولاً الإدراك الذي يتضمن جمع البيانات باستخدام أجهزة الاستشعار أو الكاميرات، ثانياً رسم الخرائط والتوطين بناءً على ما رآه الروبوت، فيجب على الروبوت إنشاء خريطة للعالم من حوله ثم تحديد موقعه داخل تلك الخريطة، وأخيراً التخطيط والتحكم في الحركة. تستغرق هذه الخطوات وقتاً وقدراً هائلاً من قوة الحوسبة، ولا يمكن لوحدات المعالجة المركزية الحالية تشغيل الخوارزمية هذه بالسرعة المطلوبة.
في هذا البحث فكر الباحثون بالانتقال إلى ما هو أبعد من شريحة وحدة المعالجة المركزية ذات المشكلات القياسية والتي تشتمل على عقل الروبوت، وتسريع الأجهزة عن طريق استخدام وحدة معالجة الرسومات «GPU»، وهي شريحة مخصصة للمعالجة المتوازية، وسهلة الاستخدام للرسومات لأن بنيتها المتوازية تسمح لها بمعالجة آلاف البكسلات في وقت واحد، وبالتالي الحصول على أداء أفضل مع الاستفادة من تسريع الاستجابة.
استخدم الباحثون نظاماً يمكنه تصميم أجهزة مخصصة لتلبية احتياجات الحوسبة الخاصة بالروبوت على أفضل وجه، ويسمح للمستخدم بإدخال معلّمات الروبوت، مثل مخطط أطرافه وكيف يمكن أن تتحرك مفاصله المختلفة. بعد ذلك يصمم النظام بنية الأجهزة المتخصصة لإجراء العمليات الحسابية فقط على القيم غير الصفرية في المصفوفات التي استخدمت للبرمجة، وبالتالي فإن تصميم الرقاقة الناتج مصمم لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد لتلبية احتياجات الحوسبة للروبوت.
تفوقت بنية الأجهزة المصممة باستخدام هذه الطريقة على وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات الجاهزة، ولم يصنع الباحثون شريحة متخصصة من الصفر، فقد برمجوا شريحة مصفوفة بوابة قابلة للبرمجة «FPGA» تعمل بمعدل ساعة أبطأ، إلا أن أداءها أسرع بـ 8 مرات من وحدة المعالجة المركزية وأسرع 86 مرة من وحدة معالجة الرسومات.