Spezialisierte "Gehirne" für agilere Roboter

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Angepasste Chip-Architektur verspricht laut
MIT und Harvard-Forschern schnellere Reaktion

Spezialisierte "Gehirne" für agilere Roboter
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Robo-Hirn: Aufbau ist entscheidend (Foto: Possessed Photography, unsplash.com)
06.02.2021 | Damit Roboter in praktischen Anwendungen schneller agieren können, wären spezialisierte "Gehirne" in Form von Chips mit einer spezifisch angepassten Architektur sinnvoll. Denn eine Recheneinheit, welche die physischen Eigenheiten des jeweiligen Roboters berücksichtigt, senkt die Reaktionszeit, so Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard University. Im Prinzip "denken" Roboter dann schnell genug, um ihre rein mechanischen Möglichkeiten besser auszuschöpfen.

Gezielter "denken"

Eigentlich könnten sich moderne Roboter schnell bewegen. "Die Motoren sind schnell und leistungsstark", sagt die mittlerweile in Harvard tätige MIT-Absolventin Sabrina Neuman. Doch in komplexen Situationen, etwa bei der Interaktion mit Menschen, sind die Maschinen oft eher träge. "Der Hänger liegt daran, was im Kopf des Roboters vor sich geht", so Neuman. Das richtige Reagieren auf Reize erfordere nämlich viel Rechenaufwand für Wahrnehmung, Lokalisierung und letztlich Bewegung. "Aktuelle Algorithmen können auf aktueller CPU-Hardware nicht schnell genug laufen", meint Brian Pancher, Robotik-Doktorand in Harvard.

 

Statt wie üblich an besseren Algorithmen zu arbeiten, setzt das Team als Lösung auf "robomorphes Computing". Die Idee: Ein spezialisierter Chip wird an physische Eigenschaften wie Arme und Gelenke sowie die geplante Anwendung eines Roboters angepasst, um die Reaktionszeit zu senken. Im Prinzip setzt das System darauf, dass der Chip nur Berechnungen ermöglicht, die Bewegungen entsprechen, die der Roboter auch wirklich ausführen kann. In Tests mit einem entsprechend programmierten FPGA-Chip gingen Berechnungen trotz geringerer Taktfrequenz acht Mal schneller als mit einer handelsüblichen CPU und 86 Mal schneller als mit einem Grafikprozessor.

 

Spezial-Chips für alle

Die Forscher geben sich daher überzeugt vom praktischen Potenzial des Ansatzes. "Im Idealfall können wir langfristig einen angepassten Bewegungsplanungs-Chip für jeden Roboter fertigen, damit dieser schnell sichere und effiziente Bewegungen berechnen kann", sagt Plancher. Er könne sich vorstellen, dass in zwei Jahrzehnten alle Roboter mit mehrere spezialisierten Chips arbeiten, wovon dies einer wäre.

 

Neumann wiederum betont, dass der Ansatz die Maschinen für Anwendungen unter anderem in der Krankenpflege attraktiver machen könnte. Sie wird das robomorphe Computing im Rahmen der "International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems" im kommenden April näher vorstellen. (pte)


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