機(jī)器人需要怎樣的計(jì)算平臺(tái)？最強(qiáng)大腦當(dāng)屬CPU+FPGA？

對(duì)于機(jī)器人而言，什么才最重要？

能夠暴力彈跳的復(fù)雜機(jī)械裝置？各類價(jià)格昂貴的傳感器？或像EVE那樣以萌神外形征服世界？

No，no，no！最重要的是： 能在復(fù)雜的環(huán)境中完成特定工作，做一個(gè)有益于人民的機(jī)器人。

為了實(shí)現(xiàn)這一崇高目標(biāo)，機(jī)器人要眼觀六路，耳聽八方，行走天下，胸有丘壑。 而這一切都離不開一顆強(qiáng)勁的大腦——高性能計(jì)算平臺(tái)和高效算法。

通用處理器在計(jì)算性能和能效上越來越難以滿足日益龐大、多樣化的數(shù)據(jù)處理需求。 借助由GPU、FPGA和其他智能引擎等協(xié)處理器與CPU一起組成的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)來提升計(jì)算性能，已成為當(dāng)下學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。 異構(gòu)計(jì)算作為一種特殊的并行計(jì)算方式，能夠根據(jù)每個(gè)計(jì)算子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為其分配不同的計(jì)算任務(wù)，在提高計(jì)算性能、能效比和實(shí)時(shí)性保障方面體現(xiàn)出傳統(tǒng)架構(gòu)所不具備的優(yōu)勢(shì)，逐漸在各種計(jì)算需求量較大的場(chǎng)合得到應(yīng)用。針對(duì)數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，英特爾已經(jīng)宣布要通過Xeon+FPGA平臺(tái)和Xeon Phi系列產(chǎn)品來推動(dòng)異構(gòu)計(jì)算的實(shí)施。

那么，在我們所關(guān)心的機(jī)器人領(lǐng)域，情況又是如何？

機(jī)器人是復(fù)雜的機(jī)電一體化裝置，綜合運(yùn)用了機(jī)械與精密機(jī)械、微電子與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)、傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果。

機(jī)器人系統(tǒng)和系統(tǒng)中的傳感器

為了將這些成果融合起來，真正形成認(rèn)知、感受和行動(dòng)的能力，使機(jī)器人能夠理解并應(yīng)對(duì)真實(shí)的世界，準(zhǔn)確完成操作任務(wù)，其搭載的計(jì)算平臺(tái)需滿足多種要求，包括：

1）感知能力：具備豐富的I/O接口，支持USB 3、UART、I2C等多種I/O協(xié)議，用以接收各類傳感器數(shù)據(jù)。

2）控制能力：能夠控制各個(gè)運(yùn)動(dòng)部位，如底盤、手臂、手指和頭部，完成多個(gè)維度的動(dòng)作，并且具備實(shí)時(shí)性和安全性方面的保障。

3）計(jì)算能力：既要應(yīng)對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理開銷，更要滿足各類智能算法巨大的計(jì)算需求。

4）功耗控制：要在滿足以上能力的同時(shí)盡可能降低功耗，避免成為電池殺手。

5）易用性：必須提供友好的編程模型，使機(jī)器人的應(yīng)用開發(fā)快速、準(zhǔn)確。

現(xiàn)有的計(jì)算平臺(tái)很難滿足以上需求，搭建適用于機(jī)器人的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)迫在眉睫！CPU+FPGA的方案以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)進(jìn)入我們眼簾。