Ранее ученые из различных организаций добились немалых успехов в создании крошечных роботов-насекомых. Однако программирование этих роботов так, чтобы они могли действовать самостоятельно и вести себя подобно реальным насекомым, представляет собой серьезную техническую проблему.

Группа инженеров из Корнеллского университета (Cornell University) провела ряд экспериментов с применением нового формата программирования, который во многом походит на обработку информации в мозгах насекомых. И полученные в ходе этих экспериментов результаты указывают на то, что в будущем, увидев муху, ползающую по окну или монитору, вы не сможете с уверенностью сказать, является она живым созданием или искусно изготовленным роботом.

С точки зрения требующейся вычислительной мощности, для того, чтобы крошечный робот смог ощутить порыв ветра при помощи датчиков-волосков, расположенных на его крыльях, и изменить свой полет так, чтобы сесть на колеблющийся под этим ветром цветок, этому роботу потребуется нести на своей спине компьютер размером с нормальный настольный компьютер. Однако подобные задачи с легкостью могут решаться с использованием нейроморфных процессоров и даже специализированных нейроморфных чипов.

В отличие от традиционных цифровых чипов, которые обрабатывают данные, представленные в виде последовательности логических 0 и 1, нейроморфные чипы обрабатывают пики и всплески протекающего через них электрического тока, которые могут иметь разную форму и объединяться в сложные комбинации. Специалисты из лаборатории под управлением Сильвии Феррари (Silvia Ferrari) уже разработали ряд алгоритмов обработки данных и управления, предназначенные для выполнения на нейроморфных чипах, работа которых сильно напоминает то, что происходит в мозге насекомых. Более того, при решении задач определенного вида нейроморфные чипы требуют для своей работы гораздо меньшего количества энергии, нежели традиционные процессоры.

Роботами, которые получили систему управления на базе нейроморфных чипов, стали 80-миллиграмовые роботы RoboBee, разработанные в Лаборатории микроробототехники Гарвадского университета и оснащенные оптическими датчиками движения и крошечной камерой. К сожалению, нынешний робот RoboBee все еще нуждается в «привязи», связывающей его с внешним источником энергии, но исследователи из Гарварда уже работают над разработкой нового источника, который позволит роботу стать полностью автономной единицей. А алгоритмы, разработанные в Корнеллском университете, позволят сделать робота RoboBee более адаптивным и приспосабливаемым к окружающей среде без необходимости значительного увеличения веса самого робота.

В настоящее время учеными из Корнелла создан виртуальный симулятор, в основу которого заложены все базовые физические принципы и законы. Этот симулятор позволяет моделировать робота RoboBee и рассчитывать мгновенные аэродинамические силы, возникающие и действующие при каждом взмахе крыльев робота. В результате этот симулятор может очень точно рассчитать траекторию движения робота во время полета в очень сложной окружающей среде, что, в свою очередь, позволяет ученым отладить их нейроморфные алгоритмы управления.

Благодаря совместной работе исследователей из Гарварда и Корнелла, робот RoboBee вскоре получит целый ряд новых микроустройств, таких как камера и антенны, позволяющие принимать сигналы обратной связи от крошечных датчиков на конечностях робота и датчиков потока воздуха, которые похожи на волосинки и которые находятся на крыльях.

Однако на свете уже имеется робот, который получил систему управления на базе нейроморфного чипа. Этим роботом является 17-миллиметровый четвероногий робот Harvard Ambulatory Microrobot, вес которого составляет всего 3 грамма. Благодаря новой системе управления этот крошечный робот может развивать скорость до 44 сантиметров в секунду, а ряд дополнительных алгоритмов, подготовкой которых уже занимаются Корнеллские исследователи, позволят этому роботу не только бегать с высокой скоростью, но и совершать при этом достаточно сложные маневры.

Источник: R&D Magazine