利用GreenWaves的RISC－V打造纳米无人机大脑

日前，某研究团队发表了一篇论文，展示了一种并行超低功耗（PULP）处理器和卷积神经网络（CNN），可以赋予现成的Crazyflie 2.1纳米无人机实现 "顶级自主导航能力"——尽管体积和重量都很小。

“人工智能驱动的袖珍型空气机器人有可能彻底改变物联网生态系统，充当自主、不显眼和无处不在的智能传感器。"该团队在论文摘要中声称。"凭借几平方厘米的外形尺寸，纳米大小的无人驾驶飞行器（UAV）是室内人机交互任务的天然适配，我们在工作中解决的姿态估计问题也是天然适配。"

"然而，由于纳米UAV有限的有效载荷和计算能力，使机载大脑只能使用100mW以下的微控制器。我们的处理器在新型并行超低功耗（PULP）架构范式和深度神经网络（DNN）视觉管道通用开发方法的交叉点上，即覆盖从感知到控制的各类功能。"

该团队的工作目前正集中在现有的商用并行超低功耗(PULP)处理器上，即GreenWaves Technologies的GAP8。该芯片专为边缘AI工作负载而设计，包括九个处理器内核，基于免费和开源的RISC-V实现的RV32IMC RISC-V指令集架构，再加上一个扩展XpulpV2处理器，增加了硬件循环、加载和存储操作的地址后增、单指令多数据(SIMD)向量算子，以及针对8位和16位数据的浮点指令。

在此基础上，该团队运行了一个名为PULP-Frontnet的定制卷积神经网络（CNN）。受Proximity网络的启发，PULP-Frontnet是为低资源应用而定制的，并与目标Crazyflie 2.1纳米无人机中内置的QVGA灰度摄像头相连。尽管需要保持整个系统能够在GAP8芯片上运行，但事实证明其性能令人印象深刻。实际测试表明，该网络能够以每秒135帧的速度运行，功耗仅为86mW，内存占用仅为184kB，使无人机具备 "顶级的自主导航能力"——甚至能够计算出在飞行区周围徘徊的人类的姿势。

"[PULP-Frontnet帮助]机器人在他们面前保持一个恒定的距离。"该团队总结道。"在自主纳米无人机上解决这种HDI[人机交互]问题是物联网领域一项具有挑战性和价值的任务。这些机器人助手可以被设想为下一代无处不在的物联网设备，是人类的室内操作的理想选择。"