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Se muestra un autom\u00f3vil rob\u00f3tico controlado por un chip h\u00edbrido de potencia ultra baja en una pista creada para demostrar su capacidad para aprender y colaborar con otro robot. Cr\u00e9dito: Allison Carter, Georgia Tech<\/p><\/div>\n

Un chip h\u00edbrido de potencia ultra baja inspirado en el cerebro podr\u00eda ayudar a que robots de tama\u00f1o peque\u00f1o puedan colaborar y aprender de sus experiencias. Combinado con las nuevas generaciones de motores y sensores de baja potencia, el nuevo Circuito Integrado de Aplicaci\u00f3n Espec\u00edfica (ASIC<\/a><\/strong> = Application-Specific Integrated Circuit), que funciona con milivatios de potencia, podr\u00eda ser de ayuda para que los enjambres de robots inteligentes operen durante horas en lugar de minutos.<\/p>\n

Para ahorrar energ\u00eda, los chips utilizan un procesador h\u00edbrido digital\/anal\u00f3gico basado en dominio de tiempo (time domain), en el que la informaci\u00f3n se codifica en el ancho de pulso de las se\u00f1ales. El circuito integrado de red neuronal se adapta tanto a la programaci\u00f3n basada en modelos como al aprendizaje reforzado por colaboraci\u00f3n, lo que podr\u00eda proporcionar a estos peque\u00f1os robots mayores capacidades de reconocimiento, b\u00fasqueda y rescate, y otras misiones.<\/p>\n

Investigadores del Instituto de Tecnolog\u00eda de Georgia demostraron autos rob\u00f3ticos conducidos por ASIC \u00fanicos en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado S\u00f3lido (ISSCC) IEEE 2019. La investigaci\u00f3n fue patrocinada por la Agencia de Proyectos de Investigaci\u00f3n Avanzada de Defensa (DARPA) y la Corporaci\u00f3n de Investigaci\u00f3n de Semiconductores (SRC<\/a><\/strong>) a trav\u00e9s del Centro para la Habilitaci\u00f3n de Inteligencia Aut\u00f3noma Inspirada en el Cerebro (CBRIC).<\/p>\n

\u00abEstamos tratando de poner inteligencia en estos robots tan peque\u00f1os para que puedan aprender sobre su entorno y moverse de forma aut\u00f3noma, sin infraestructura\u00bb, dijo Arijit Raychowdhury, profesor asociado de la Escuela de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica e Inform\u00e1tica de Georgia Tech<\/a><\/strong>. \u00abPara lograrlo, queremos incorporar dise\u00f1os de circuitos de baja potencia a estos dispositivos tan peque\u00f1os para que puedan tomar decisiones por su cuenta. Existe una gran demanda de robots muy peque\u00f1os pero capaces, que no requieren infraestructura\u00bb.<\/p>\n

Los autos demostrados por Raychowdhury junto a los estudiantes de posgrado Ningyuan Cao, Muya Chang y Anupam Golder navegan a trav\u00e9s de una pista rodeada de almohadillas de goma y paredes de bloques de cart\u00f3n. Mientras buscan un objetivo, los robots deben esquivar conos de tr\u00e1fico y evitarse entre ellos, aprendiendo del entorno a medida que avanzan y se comunican continuamente.<\/p>\n

Los autos utilizan sensores de inercia y ultrasonido para determinar su ubicaci\u00f3n y detectar objetos a su alrededor. La informaci\u00f3n de los sensores va al ASIC h\u00edbrido, que sirve como el \u00abcerebro\u00bb de los veh\u00edculos. Luego, las instrucciones van a un controlador Raspberry Pi<\/a><\/strong>, que es el que env\u00eda instrucciones a los motores el\u00e9ctricos.
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\n http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/ultralowpowe.mp4<\/a><\/video><\/div>
\nEn los peque\u00f1os robot, tres sistemas principales consumen energ\u00eda: los motores y controladores utilizados para conducir y dirigir las ruedas, el procesador y el sistema de detecci\u00f3n. En los autos construidos por el equipo de Raychowdhury, que el ASIC sea de baja potencia significa que los motores consumen la mayor parte de \u00e9sta. \u00abHemos podido reducir la potencia de c\u00f3mputo a un nivel en el que el c\u00e1lculo est\u00e1 dominado por las necesidades de los motores\u00bb, dijo.<\/p>\n
El equipo est\u00e1 trabajando con colaboradores en motores que utilizan tecnolog\u00eda microelectromec\u00e1nica (MEMS<\/a><\/strong>) capaz de operar con mucha menos potencia que los motores convencionales.<\/p>\n
\u00abQuisi\u00e9ramos construir un sistema en el que la potencia de detecci\u00f3n, las comunicaciones y la potencia de la computadora y la actuaci\u00f3n est\u00e9n aproximadamente al mismo nivel, del orden de cientos de milivatios\u00bb, dijo Raychowdhury, quien es profesor adjunto de Semiconductores ON en la Escuela de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica y Computaci\u00f3n. \u00abSi podemos construir estos robots del tama\u00f1o de la palma de la mano con motores y controladores eficientes, deber\u00edamos poder obtener tiempos de operaci\u00f3n de varias horas con un par de bater\u00edas AA. Ahora tenemos una buena idea de qu\u00e9 tipo de plataformas inform\u00e1ticas necesitamos para ofrecer esto, pero todav\u00eda necesitamos los otros componentes para ponernos al d\u00eda\u00bb.
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ASIC<\/p><\/div>
\nEn la computaci\u00f3n basada en time-domain, la informaci\u00f3n se transporta en dos voltajes diferentes, codificados en el ancho de los pulsos. Eso le da a los circuitos las ventajas de eficiencia energ\u00e9tica de los circuitos anal\u00f3gicos con la robustez de los dispositivos digitales.<\/p>\n
\u00abEl tama\u00f1o del chip se reduce a la mitad, y el consumo de energ\u00eda es un tercio de lo que necesitar\u00eda un chip digital tradicional\u00bb, dijo Raychowdhury. \u00abUsamos varias t\u00e9cnicas en los dise\u00f1os de l\u00f3gica y memoria para reducir el consumo de energ\u00eda al rango de milivatios (un milivatio es una mil\u00e9sima de vatio), y al mismo tiempo cumplir con el objetivo de rendimiento\u00bb.<\/p>\n
Con cada ancho de pulso representando un valor diferente, el sistema es m\u00e1s lento que los dispositivos digitales o anal\u00f3gicos, pero Raychowdhury dice que la velocidad es suficiente para estos robots peque\u00f1os. <\/p>\n
\u00abPara estos sistemas de control, no necesitamos circuitos que operen a m\u00faltiples gigahercios porque los dispositivos no se mueven tan r\u00e1pido\u00bb, dijo. \u00abEstamos sacrificando un poco de rendimiento para obtener eficiencias energ\u00e9ticas extremas. Incluso si la computadora funciona a 10 o 100 megahercios, eso ser\u00e1 suficiente para las aplicaciones que se buscan\u00bb.
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