Используя свой чип, исследователи также создали прототип полноценной навигационной системы для слабовидящих. В системе размером с футляр для бинокля, которую можно носить на шее, используется экспериментальная трехмерная камера от Texas Instruments. Пользователь имеет механический интерфейс Брайля, разработанный в Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL), который передает информацию о расстоянии до ближайшего препятствия в том направлении, в котором движется пользователь.
Исследователи сообщили о новом чипе и прототипе навигационной системы в документе, представленном ранее на этой неделе на Международной конференции по твердотельным схемам в Сан-Франциско.
«Ранее над этим типом системы велась некоторая работа, но проблема заключалась в том, что системы были слишком громоздкими, потому что они требовали тонны различной обработки», — говорит Донгсук Чон, постдок из исследовательской лаборатории Microsystems Research Laboratories (MTL) Массачусетского технологического института, когда работа была done, кто поступил на факультет Сеульского национального университета в Южной Корее в этом году. «Мы хотели миниатюризировать эту систему и поняли, что очень важно сделать очень крошечный чип, который экономит электроэнергию, но при этом обеспечивает достаточную вычислительную мощность."
Чон — первый автор новой статьи, к нему присоединилась Ананта Чандракасан, профессор электротехники и информатики Ванневар Буш; Даниэла Рус, профессор электротехники и информатики Эндрю и Эрны Витерби; Приянка Райна, аспирант кафедры электротехники и информатики; Натан Икес, бывший научный сотрудник MTL, ныне работающий в Apple Computer; и Hsueh-Cheng Wang, постдок в CSAIL, когда работа была сделана, который в этом месяце присоединится к Национальному университету Chiao Tung на Тайване в качестве доцента.
В рамках работы, спонсируемой Фондом Андреа Бочелли, основанным слепым певцом Андреа Бочелли, группа «Русь» разработала алгоритм преобразования данных трехмерной камеры в полезные средства навигации. Выходные данные любой трехмерной камеры можно преобразовать в трехмерное представление, называемое «облаком точек», которое отображает пространственное расположение отдельных точек на поверхностях объектов.
Алгоритм группы Rus сгруппировал точки вместе, чтобы определить плоские поверхности на сцене, а затем измерил расстояние ходьбы без препятствий в нескольких направлениях.
Для новой статьи исследователи модифицировали этот алгоритм с учетом экономии энергии.
Стандартный способ идентифицировать плоскости в облаках точек, например, состоит в том, чтобы выбрать точку случайным образом, затем посмотреть на ее ближайших соседей и определить, лежат ли какие-либо из них в той же плоскости. Если один из них делает это, алгоритм смотрит на его соседей, определяя, лежат ли какие-либо из них в одной плоскости и т. Д., Постепенно расширяя поверхность.
Это эффективно с вычислительной точки зрения, но требует частых запросов к основному банку памяти чипа.
Поскольку алгоритм не знает заранее, в каком направлении он будет двигаться через облако точек, он не может надежно предварительно загрузить необходимые данные в свой небольшой банк рабочей памяти.
Однако выборка данных из основной памяти является самым большим расходом энергии в современных микросхемах, поэтому исследователи Массачусетского технологического института модифицировали стандартный алгоритм. Их алгоритм всегда начинается в верхнем левом углу облака точек и сканирует по верхнему ряду, сравнивая каждую точку только с соседом слева от нее.
Затем он начинает с самой левой точки в следующей строке вниз, сравнивая каждую точку только с соседней слева от нее и с той, которая находится прямо над ней, и повторяет этот процесс, пока не проверит все точки. Это позволяет чипу загружать столько строк, сколько поместится в его рабочую память, без необходимости возвращаться в основную память.
Этот и подобные уловки резко снизили энергопотребление чипа. Но чип обработки данных — это не тот компонент навигационной системы, который потребляет больше всего энергии; 3-D камера. Таким образом, чип также включает в себя схему, которая быстро и грубо сравнивает каждый новый кадр данных, захваченных камерой, с тем, который ему непосредственно предшествовал.
Если небольшие изменения в последовательных кадрах, это хороший признак того, что пользователь все еще; Чип отправляет сигнал на камеру, которая может снизить частоту кадров, экономя электроэнергию.
Хотя прототип навигационной системы менее навязчив, чем ее предшественники, ее можно еще больше миниатюризировать.
В настоящее время одним из самых больших компонентов является устройство для отвода тепла на втором чипе, которое преобразует выходной сигнал камеры в облако точек. Добавление алгоритма преобразования в микросхему обработки данных должно незначительно повлиять на его энергопотребление, но значительно уменьшит размер электроники системы.
