麻省理工学院的研究人员去年专门设计了一种微计算机芯片，以帮助硬币大小的无人机导航，现在该芯片的尺寸和功耗进一步减小。该团队由麻省理工学院电气工程与计算机科学系（EECS）副教授Vivienne Sze和航空航天职业发展副教授Sertac Karaman共同领导（1948年级），以构建完全定制的芯片从头开始，重点是降低功耗和尺寸。同时提高处理速度。他们将在本周宣布一款名为“ Navion”的新型计算机芯片。在VLSI技术和电路研讨会上。面积仅为20平方毫米，仅相当于LEGO minifigure的大小，功耗仅为24毫瓦，与灯泡差不多。耗电量仅为电源所需能量的千分之一。使用少量的电源，该芯片可以以高达每秒171帧的速度处理实时摄像机图像和惯性测量，这两者都可以用来确定其在空中的位置。研究人员说，该芯片可以集成到指甲大小的“ nanodrones”中。当全球定位卫星数据不可用时，可帮助在偏远或难以到达的地方进行导航。该芯片设计还可以在需要在有限的电源设备上长时间导航的任何小型机器人或设备上运行。卡拉曼说：“我可以想象将这种芯片应用于低能耗的机器人，指甲大小的飞机或比空气轻的气球。这些设备必须依靠电池运行数月。或想象医疗设备。 ，只需很小的电池，它就可以以智能的方式导航，因此它不会在您的体内过热。我们正在开发的芯片可以解决这些问题。”在过去的几年中，多个研究小组设计出了这种小型无人机，它足够小，可以放在您的手掌中。科学家预想，这样的小型车辆可以飞来飞去，拍下周围环境的照片，例如摄影师或测量师的蚊子大小，然后降落在手掌中并轻松存放。但是，手掌大小的无人机只能携带少量的电池能量，其中大部分能量用于提供其电动机，而几乎不为其他基本操作（例如导航），尤其是状态评估提供能量。或者能够确定它在空中的位置。 “在传统的机器人技术中，我们通常使用现有的现成计算机，并在其上实施状态估计算法，因为我们通常不必担心功耗”。卡拉曼说。 “但是在每个要求我们最小化低功耗应用的项目中，我们都必须以完全不同的方式考虑挑战。”在先前的工作中，Sze和Karaman将算法结合在一个芯片中。并用硬件来解决这些问题。他们的最初设计是在现场可编程门阵列或FPGA上实现的，这是一种可针对给定应用进行配置的商业硬件平台。该芯片能够使用2瓦的功率执行状态估计，而大型标准无人机通常需要10到30瓦才能执行相同的任务。尽管如此，芯片的功耗仍然高于微型无人机通常可以携带的总功耗，研究人员估计其功耗约为100毫瓦。为了进一步减少芯片尺寸和功耗，团队决定从头开始开发芯片，而不是重新配置现有设计。为了减少芯片的功耗，该组织提出了一种设计，以最大程度地减少在任何给定时间存储在芯片上的数据量（以相机图像和惯性测量的形式）。该设计还优化了数据流过芯片的方式。 “我们暂时存储在芯片上的任何图像实际上都已压缩，因此需要较少的内存。”麻省理工学院电子研究实验室的成员Sze说。该团队还减少了不必要的操作，例如计算零分，这将导致零分。研究人员找到了一种跳过包含数据中任何零的计算步骤的方法。 “这使我们避免必须处理和存储所有这些零，因此我们可以减少许多不必要的存储和计算周期，从而减小芯片尺寸和功耗，并提高芯片的处理速度。”通过他们的设计，团队It可以将芯片的内存从2兆字节减少到0.8兆字节。该团队在以前收集的数据集上测试了该芯片，这些数据集是由在各种环境（例如办公室和类似仓库的空间）中飞行的无人机生成的。 Sze说：“尽管我们针对低功耗和高速处理定制了该芯片，但我们也使其具有足够的灵活性，以使其能够适应