Op hersenen geinspireerde AI game-changer voor autonome robots

Een team van onderzoekers van de TU Delft heeft een drone ontwikkeld die autonoom kan vliegen met behulp van neuromorfe beeldbewerking en besturing die zijn gebaseerd op de werking van dierenhersenen. Dierenhersenen gebruiken minder energie dan de huidige diepe neurale netwerken die op GPU’s (grafische chips) draaien.

De resultaten zijn veelbelovend: tijdens de vlucht verwerkt het diepe neurale netwerk van de drone op neuromorfe technologie data tot 64 keer sneller en verbruikt het drie keer minder energie dan bij gebruik van een GPU.

Verdere ontwikkelingen van deze technologie kunnen de sprong mogelijk maken voor drones om net zo klein, wendbaar en slim te worden als vliegende insecten of vogels.

Kunstmatige intelligentie heeft een groot potentieel om autonome robots te voorzien van de intelligentie die nodig is voor praktische toepassingen. De huidige AI is echter afhankelijk van diepe neurale netwerken waarvoor aanzienlijke rekenkracht nodig is. De processoren die gemaakt zijn voor het draaien van diepe neurale netwerken (Graphics Processing Units, GPU's) verbruiken een aanzienlijke hoeveelheid energie. Vooral voor kleine robots zoals vliegende drones is dit een probleem, omdat zij maar weinig sensoren en rekenkracht kunnen dragen.

Dierenhersenen verwerken informatie op een manier die heel anders is dan de neurale netwerken die op GPU's draaien. Biologische neuronen verwerken informatie asynchroon en communiceren voornamelijk via elektrische pulsen, die in het Engels “spikes” worden genoemd. Omdat het versturen van dergelijke spikes energie kost, minimaliseren de hersenen het spiken, wat leidt tot spaarzame verwerking.

Geïnspireerd door deze eigenschappen van dierenhersenen, ontwikkelen wetenschappers en technologiebedrijven nieuwe, neuromorfe processoren. Deze nieuwe processoren maken het mogelijk om spikende neurale netwerken te draaien die naar verwachting veel sneller en energie-efficiënter zijn.

Deze energie-efficiëntie wordt verder verhoogd als neuromorfe processoren worden gebruikt in combinatie met neuromorfe sensoren, zoals neuromorfe camera's. Dergelijke camera's maken geen beelden op een vast tijdsinterval. In plaats daarvan zendt elk pixel alleen een signaal uit wanneer het helderder of donkerder wordt. De voordelen van dergelijke camera's zijn dat ze beweging veel sneller kunnen waarnemen, energiezuiniger zijn en goed functioneren in zowel donkere als heldere omgevingen. Bovendien kunnen de signalen van neuromorfe camera's rechtstreeks worden gevoed aan spikende neurale netwerken die draaien op neuromorfe processoren. Samen kunnen deze technologieën de ontwikkeling van autonome robots, vooral kleine, wendbare robots zoals vliegende drones, mogelijk maken.