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在過去的幾年里，圍繞無人機(jī)進(jìn)行了大量的創(chuàng)新。 幾家公司已經(jīng)在測試用于包裹和食品遞送的無人機(jī)，以及將無人機(jī)用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測、檢查電力線等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、檢查火災(zāi)損失等其他用例。 很明顯，商業(yè)領(lǐng)域?qū)b控和自主無人機(jī)都有巨大的需求，隨著無人機(jī)法規(guī)的整理，這種需求只會(huì)進(jìn)一步增加。 本文將探討最新的 AI 計(jì)算進(jìn)步如何引領(lǐng)無人機(jī)創(chuàng)新的新時(shí)代。
關(guān)鍵挑戰(zhàn)
無人機(jī)面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是它們需要極其強(qiáng)大的處理能力，同時(shí)還要具備令人難以置信的能效和小尺寸。對(duì)于使用高清或多攝像頭進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺 (CV) 應(yīng)用的無人機(jī)來說，情況更是如此。今天的數(shù)字計(jì)算解決方案通常耗電，影響無人機(jī)的飛行時(shí)間和電池壽命。此外，數(shù)字計(jì)算解決方案難以運(yùn)行復(fù)雜的人工智能網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)于向控制站提供即時(shí)和相關(guān)信息至關(guān)重要。想象一下用于監(jiān)控石油鉆井平臺(tái)是否有泄漏或其他損壞跡象的無人機(jī)。無人機(jī)需要立即處理鏡頭，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并立即報(bào)告。
雖然數(shù)字解決方案不足以滿足許多無人機(jī) AI 應(yīng)用程序的挑戰(zhàn)性要求，但一種新的計(jì)算方法可以幫助消除這些障礙。內(nèi)存中模擬計(jì)算 (CIM) 可以執(zhí)行實(shí)時(shí) AI 處理——即使使用多個(gè)大型、復(fù)雜的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (DNN)——其功率只是數(shù)字處理系統(tǒng)的一小部分。模擬 CIM 系統(tǒng)通過將模擬計(jì)算與閃存等非易失性存儲(chǔ)器 (NVM) 配對(duì)來工作，這與依賴高吞吐量 DRAM 的數(shù)字計(jì)算系統(tǒng)不同。雖然 DRAM 消耗大量功率，但模擬 CIM 系統(tǒng)通過在閃存陣列內(nèi)執(zhí)行大規(guī)模并行向量矩陣乘法和加法運(yùn)算具有顯著的功率優(yōu)勢。
模擬 CIM
模擬 CIM 系統(tǒng)也不會(huì)受到數(shù)據(jù)通過處理器中的數(shù)字邏輯門和內(nèi)存?zhèn)鞑ヒ约巴獠?DRAM 寫入和讀出的延遲的影響，這意味著模擬 CIM 系統(tǒng)可以非?？焖俚靥幚碛?jì)算密集型 AI 工作負(fù)載。 此外，模擬 CIM 系統(tǒng)非常緊湊，對(duì)于具有尺寸和有效載荷(即重量)限制的無人機(jī)至關(guān)重要。 由于閃存密度高，模擬 CIM 系統(tǒng)可以以小尺寸提供強(qiáng)大的 AI 處理能力，從而可以使用單個(gè)閃存晶體管作為存儲(chǔ)介質(zhì)、乘法器和加法器(累加器)電路。
所有這些因素使模擬 CIM 系統(tǒng)成為無人機(jī)的各種 AI 視頻分析應(yīng)用的理想選擇，包括對(duì)象檢測、分類、分割和深度估計(jì)。 這些能力將在未來幾年為無人機(jī)開辟新的令人興奮的可能性。
自主無人機(jī)
隨著無人機(jī)可以在本地處理更多信息，可以完全自主操作的無人機(jī)將會(huì)增加。這些無人機(jī)將能夠處理各個(gè)行業(yè)的復(fù)雜任務(wù)，包括農(nóng)業(yè)、快遞、環(huán)保、安全等。當(dāng)然，仍然會(huì)有很多無人機(jī)需要由人類控制的應(yīng)用——無論是出于安全原因、法規(guī)還是其他考慮——因此增加的自主性將使一個(gè)人一次駕駛多架無人機(jī)成為可能，而不是只控制一個(gè)。
除了通常討論的無人機(jī)戶外用例外，無人機(jī)還可以通過多種方式在工廠和其他工業(yè)環(huán)境的室內(nèi)使用。無人機(jī)可以幫助監(jiān)控和識(shí)別庫存并將貨物運(yùn)輸?shù)絺}庫的不同部分。無人機(jī)對(duì)于檢查設(shè)備也很重要，尤其是在對(duì)人有害的區(qū)域。
反無人機(jī)技術(shù)
最后，能力更強(qiáng)的無人機(jī)也將推動(dòng)反無人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。美國聯(lián)邦航空管理局每月收到 100 多份關(guān)于無人機(jī)在機(jī)場等受限空域飛行的報(bào)告。即使這些無人機(jī)被無惡意的愛好者控制，它們?nèi)匀豢梢詫?duì)飛機(jī)，尤其是直升機(jī)和小型飛機(jī)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。計(jì)算的進(jìn)步將使無人機(jī)能夠更好地捕捉其他被認(rèn)為對(duì)公共安全構(gòu)成威脅的無人機(jī)。
我期待看到基于模擬 CIM 技術(shù)的強(qiáng)大 AI 處理將如何重塑下一代無人機(jī)，并為幾乎所有可以想象的行業(yè)開辟新的應(yīng)用。
原標(biāo)題：邊緣人工智能的進(jìn)步將如何推動(dòng)下一代無人機(jī)創(chuàng)新 By Tim Vehling
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