智東西（公眾號：zhidxcom）編 | 董溫淑
智東西5月9日消息，近日，微電子研究中心（IMEC）研發出全球首款基於脈衝循環神經網絡的雷達信號處理芯片。
這款芯片通過模仿生物神經元群的運作方式來識別時間模式，功耗只有傳統方案的1/100，分類雷達微多普勒信號功率僅為30毫瓦。時間延遲也只有原來的1/10，幾乎可以立即作出決策。
一、比人工神經網絡功耗更低，還能自我學習
據瞭解，此前的車載防碰撞雷達系統一般搭載基於人工神經網絡（ANN）的芯片。但是，人工神經網絡芯片解決方案有一些侷限性：
首先，功耗偏高。低功耗傳感器設備日益成為主流，基於人工神經網絡的芯片較難與其集成。
其次，由於人工神經網絡的底層架構和數據格式化設定，在其做出決策之前，數據要從傳感器被傳遞到AI推理算法，這個過程比較耗時。
IMEC研究人員認為，用脈衝神經網絡（SNN）設計雷達信號處理芯片可以解決這些問題。
IMEC神經形態感知項目經理伊利亞·奧克特（Ilja Ocket）介紹：“SNN的工作方式與生物神經網絡十分相似。在生物神經網絡中，只有傳感輸入改變時，神經元才會隨著時間的變化發射稀疏的電脈衝。因此，能耗會大大降低。”
另外，基於SNN的雷達信號處理芯片上的脈衝神經元可以循環連接。這樣就把SNN變成了一個動態的系統，使其可以學習和記憶時間模式。
“這項技術是真正的自我學習系統發展的一大飛躍。”伊利亞說。
二、將用於提升無人機反應能力
功能上，這款芯片最初被設計用於有功率限制的心電圖和語音識別系統。由於其通用的架構，在經過重新配置後，這款芯片也可以用於處理聲納信號、雷達信號、激光雷達信號等其他類型的傳感輸入。
目前，IMEC計劃首先將其用於一個低功耗、高智能的無人機防碰撞雷達系統。相比於汽車，無人機的許多設備都受到更嚴格的功率限制（比如電池）。另外，當有物體接近時，無人機需要根據周圍環境變化迅速做出調整。
伊利亞認為，這款基於脈衝神經網絡的雷達信號處理芯片能夠滿足這些要求。“通過在接近雷達傳感器的區域處理數據，我們的芯片能夠使雷達系統更快、更準確地辨別出接近的物體。這意味著無人機能夠對潛在的危險情況做出瞬時反應。”
通過搭載基於脈衝循環神經網絡的雷達信號處理芯片，無人機可以利用攝像頭和雷達傳感系統進行艙內導航，在執行復雜任務時與牆壁和貨架保持安全距離。
結語：或可用於健康監控
IMEC設計出了首個基於脈衝循環神經網絡的雷達信號處理芯片。相比於基於人工神經網絡的傳感器信號處理芯片，這款芯片的功耗、時延更低，還具有自我學習能力。
研究人員介紹，這款芯片的實際應用範圍也十分廣泛，可以應用於機器人、自動導航車輛甚至是健康監控。
文章來源：New Electronics
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