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    清大仿生物視覺技術突破 可用在自動搜救、勘災和無人巡檢領域

    清大仿生物視覺技術獲突破、可用在自動搜救與勘災和無人巡檢領域。圖為4個跨領域的研究團隊。(清大提供)

    清大仿生物視覺技術獲突破、可用在自動搜救與勘災和無人巡檢領域。圖為4個跨領域的研究團隊。(清大提供)

    2022/01/27 12:16

    〔記者洪美秀/新竹報導〕清華大學跨領域整合電機與生科團隊,研發出教無人機、機器人及自駕車像昆蟲一樣具有「看」的仿生物視覺技術,打造仿視神經AI智慧晶片。未來只要一枚低功耗的晶片搭配鏡頭,就能在高速行進間辨識、追蹤並避開障礙物,並應用在自動搜救與勘災、無人巡檢、智慧監控、智慧醫療及智慧農業領域。

    仿生視覺團隊的研究成果除發表在多項國際頂尖期刊,如《自然電子學》(Nature Electronics)、IEEE固態電路期刊(JSSC),也獲得科技部2021未來科技獎的肯定。

    主持這項研究計畫的清華電機系教授鄭桂忠表示,電腦動態視覺就像拍電影一樣,是由一張張連續拍攝的靜態影像組成,電腦必須完整儲存所有數位影像,再計算每幀影像與前一幀的差異,不僅速度慢、耗電、且很占用記憶體。應用在無人機上,則因太重,飛不快又飛不遠。

    為突破此困境,清華電機團隊與生科院教授羅中泉合作。羅中泉研究昆蟲的視覺與空間感知,從小小的果蠅、蜜蜂得到啟發,推演出「光流法」,也就是從光的流動來判斷周遭物體的遠近及移動速度,只擷取所見景物的輪廓及幾何特徵,來辨認障礙物及移動中的物體。

    羅中泉解釋,新的技術可讓鏡頭專注於畫面中的「變化」,如有人招手、球飛過來,只抓取必要資料,就能加快影像處理速度、減少耗電。

    此外,鄭桂忠透過電腦演算法也向生物大腦神經網路學習,把不重要的部分運算權重調為零,只要零愈多,算得愈快,耗電也愈少,因此可在記憶體內直接進行計算,不必在記憶體與CPU中央處理器之間來回搬運資料計算、儲存,可節省9成的功耗與時間。

    團隊中的電機系教授謝志成則負責開發感測器內運算,如應用於智慧監視或門禁系統,而電機系副教授呂仁碩則整合軟硬體的仿神經智慧晶片的架構設計,並與台積電合作,開發新世代AI晶片,目前正開發無人機的關鍵主晶片,建立仿生無人機的必要自主技術。

    由生科與電機教授跨領域組成的團隊成軍4年,已取得許多重要突破,團隊計畫未來運用新技術製作出體積比無人機還小的「搜救小蜜蜂」,在地震等災害發生時,穿越瓦礫與險境及時救人;並運用新世代無人機體積小特性,開發可匿蹤的無人機。

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