Forscher haben einen automatisierten Weg entwickelt, um kundenspezifische Geräte zu entwickeln, die die Arbeit des Roboters beschleunigen. Ein System namens Robotomorphe Berechnungen, berücksichtigt die physische Struktur des Roboters und bietet eine optimierte Hardwarearchitektur.
Moderne Roboter können sich schnell bewegen. „Motoren sind schnell und leistungsstark“, sagt Sabrina Neumann, leitende Forscherin am Massachusetts Institute of Technology. In komplexen Situationen, etwa bei der Interaktion mit Menschen, sind Roboter jedoch oft langsam. „Aufhängen ist das, was im Kopf eines Roboters passiert. Das Wahrnehmen von Reizen und das Berechnen einer Reaktion erfordert „viel Berechnung“, was die Reaktionszeit begrenzt, fügt sie hinzu.
Neumann fand einen Weg, mit dieser Diskrepanz zwischen dem „Geist“ und dem Körper des Roboters umzugehen. Diese als Robotomorphic Computing bezeichnete Methode verwendet das physische Design des Roboters und die beabsichtigten Anwendungen, um einen spezialisierten Computerchip zu erstellen, der die Reaktionszeit des Roboters minimiert.
Laut Neuman gibt es drei Hauptphasen in der Arbeit eines Roboters. Die erste ist die Wahrnehmung, bei der Daten mithilfe von Sensoren oder Kameras gesammelt werden. Der zweite ist Reflexion und Lokalisierung: „Aufgrund des Gesehenen müssen sie eine Karte der Welt um sich herum erstellen und sich dann auf dieser Karte verorten“, sagt Neumann. Der dritte Schritt ist die Planung und Kontrolle der Bewegung, mit anderen Worten, das Erstellen eines Aktionsplans.
Diese Schritte können Zeit und enorme Rechenleistung erfordern. „Damit Roboter im Feld eingesetzt und in dynamischen Umgebungen um Menschen herum sicher operieren können, müssen sie sehr schnell denken und reagieren können“, sagt Brian Plancher, Co-Autor der Studie.
Neumann fügt hinzu, dass Forscher bessere Algorithmen untersuchen, aber sie glaubt, dass Softwareverbesserungen allein nicht die Antwort sind. „Relativ neu ist hier die Idee, dass man auch fortgeschritteneres Equipment lernen kann.“ Dies bedeutet, über den Standardprozessorchip hinauszugehen, der das Gehirn des Roboters enthält, und Hardwarebeschleunigung zu verwenden. Hardwarebeschleunigung bezieht sich auf die Verwendung einer spezialisierten Hardwareeinheit, um bestimmte Rechenaufgaben effizienter auszuführen.
Plancher sieht vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für Robotomorphic Computing. „Idealerweise können wir schließlich für jeden Roboter einen individuellen Bewegungsplanungschip herstellen, der es ihnen ermöglicht, schnell sichere und effektive Bewegungskombinationen zu berechnen“, sagt er. „Ich wäre nicht überrascht, wenn in 20 Jahren jeder Roboter ein paar spezialisierte Computerchips hätte, und das könnte einer davon sein.“ Neumann fügt hinzu, dass Robomorphic Computing Menschen in einer Vielzahl von Umgebungen von Risiken befreien kann, beispielsweise bei der Pflege von Patienten mit COVID-19 oder der Handhabung schwerer Gegenstände.
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