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上图为第一架接纳彻底视觉节制的神经形态AI无人机。

下图为神经形态无人机飞越花朵图案，无人机从放于角落的神经形态相机吸收到视觉输入。红色暗示像素变暗，绿色暗示像素变亮。图片来历：圭多 德 克罗恩/代尔夫特理工年夜学

◎本报记者 张梦然

从外表看，这台无人机以及它的同类没有很年夜差别，但现实上，它的“年夜脑”别有乾坤。

这是荷兰代尔夫特理工年夜学团队研发的新式无人机，接纳了基在植物年夜脑事情道理的神经形态图象处置惩罚器来节制自立航行。与今朝于GPU（图形芯片）上运转的深度神经收集比拟，植物年夜脑使用的数据以及能量更少。是以，神经形态处置惩罚器很是合适小型无人机，彻底不需要粗笨的年夜型硬件以及电池。于航行历程中，该无人机的深度神经收集处置惩罚数据的速率比于GPU上运转时快64倍，而能耗仅为后者的1/3。

假如这项技能进一步成长，可能会使所有没有人机都变患上像飞虫或者鸟类同样玲珑、灵敏且智能。

“进阶”为脉冲神经收集

人工智能（AI）拥有伟大潜力，可为自立呆板人提供现实运用所需的智力撑持。然而，当前的AI依靠在需要年夜量计较威力的深度神经收集。用在运转深度神经收集的GPU又会耗损年夜量能量，出格是对于在像无人机如许的小型呆板人来讲，更是一个严峻问题，由于它们于传感以及计较方面只能携带很是有限的资源。

植物年夜脑处置惩罚信息的体式格局，则与GPU上运转的神经收集大相径庭。生物神经元异步处置惩罚信息，重要经由过程尖峰电脉冲举行通讯。因为发送如许的尖峰会耗损能量，是以年夜脑会自觉最年夜限度地削减尖峰。

受植物年夜脑这些特征的开导，科学家们正于开发新的神经形态处置惩罚器。这些新处置惩罚器答应运转脉冲神经收集。

脉冲神经收集履行的计较比尺度深度神经收集中的计较简朴患上多。数字脉冲神经元只需要增添整数，而尺度神经元必需相乘并增添浮点数。这使患上脉冲神经收集更快、更节能。举个例子，这就比如人类年夜脑可以简朴地判定出，计较5+8比计较6.25×3.45+4.05×3.45要轻易患上多。

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假如将神经形态处置惩罚器与神经形态传感器（如神经形态相机）联合，这类能源效率还将进一步提高。其旌旗灯号可间接输入于神经形态处置惩罚器上运转的脉冲神经收集，成为自立呆板人的伟大鞭策力。

初次实现神经形态视觉以及节制

于揭晓在《科学 呆板人》上的一篇文章中，荷兰代尔夫特理工年夜学研究职员初次展示了这类使用神经形态视觉以及节制举行自立航行的无人机。详细来讲，他们开发了一种脉冲神经收集，可处置惩罚来自神经形态相机的旌旗灯号，并输出节制号令，以确定无人机的姿态以及推力。他们将这个收集部署于无人机上的神经形态处置惩罚器上，即英特尔的Loihi神经形态研究芯片。借助收集，无人机可感知并节制本身于各个标的目的的运动。

练习脉冲神经收集实在是个伟大应战。研究团队设计了由两个模块构成的收集。第一个模块进修从挪动的神经形态相机的旌旗灯号中，经由过程视觉感知运动。它仅哄骗来自相机的数据，彻底以自我监视的体式格局自行完成，近似在植物进修怎样感知世界。

第二个模块进修于模仿器中将预计的运动映照到节制号令。这类进修依靠在模仿中的人工进化，颠末几代人工进化，脉冲神经收集就会愈来愈擅长节制，终极可以或许以差别的速率向任何标的目的航行。

终极，不管是于暗中情况中穿越，照旧于敞亮光芒下飞翔，依附其神经形态视觉以及节制，无人性能轻松实现差别的光照前提下的多种速率航行。

神经形态AI年夜幅提高能效以及速率

这是神经形态AI的一次完善表演。

起首，该收集平均每一秒运转274—1600次。而于小型嵌入式GPU上运转的统一收集，平均每一秒仅运转25次，相差10—64倍。

其次，于运转该收集时，英特尔Loihi神经形态研究芯片耗电1.007瓦，此中1瓦是处置惩罚器于打开芯片时耗损的余暇功率，运转收集自己只需7毫瓦；比拟之下，嵌入式GPU于运转统一收集时，耗电为3瓦，此中1瓦为余暇功率，2瓦用在运转收集。

神经形态要领无疑使AI运转更快、更高效，并且能轻松部署于微型自立呆板人上。

拿微型自立无人机来讲，其可用在监测温室作物、跟踪堆栈库存等诸多范畴。它们更保险，可于狭小的情况中（好比几株动物之间）顺遂导航；它们还很是自制，可以成群部署，倏地笼罩一整个区域。

但科学家不会止步在此，他们正于进一步缩小神经形态硬件，并预备将神经形态AI扩大到更繁杂的使命中。

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