Stati Uniti: allo studio telecamere neuromorfiche per applicazioni militari

Lug 09 2021
a cura di Angelo Pinti
Nell’ambito del programma statunitense FENCE, l’agenzia di ricerca avanzata del Pentagono ha selezionato team di Raytheon, BAE Systems e Northrop Grumman per sviluppare una versione smart dei moderni “imager” che si ispirano alle modalità di funzionamento del sistema visivo degli esseri umani.  
Lo studio del modo in cui il sistema visivo degli esseri umani elabora le informazioni raccolte ha ispirato lo realizzazione delle telecamere “neuromorfiche”, delle quali il Pentagono cerca di sviluppare una versione “smart” per impieghi militari.
Lo studio del modo in cui il sistema visivo degli esseri umani elabora le informazioni raccolte ha ispirato lo realizzazione delle telecamere “neuromorfiche”, delle quali il Pentagono cerca di sviluppare una versione “smart” per impieghi militari.

La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Pentagono ha annunciato il 2 luglio che tre team di ricercatori guidati da Raytheon, BAE Systems e Northrop Grumman sono stati selezionati per sviluppare telecamere a infrarossi (IR) basate su eventi nell’ambito del programma FENCE (Fast-based Neuromorphic Camera and Electronics). Questi dispositivi, detti anche “neuromorfici”, sono una tipologia di sensori avanzati che si basa sugli studi condotti sulle modalità con cui il sistema visivo degli esseri umani elabora le informazioni raccolte, allo scopo di replicarne l’efficienza nelle moderne telecamere. Quelle neuromorfiche (“basate su eventi”) offrono chiari vantaggi rispetto agli imager tradizionali: infatti, trasmettono soltanto informazioni sui pixel che cambiano nell’immagine rilevata, il che significa che non registrano dati ridondanti (con conseguente produzione di file molto pesanti) quando non avviene alcun cambiamento davanti al loro “occhio”; inoltre, operano con una latenza e un consumo di energia molto inferiori, e ciò le rende particolarmente adatte per le applicazioni mobili e incorporate.

Le attuali telecamere basate su eventi non riescono a gestire scene “affollate” e dinamiche

Il dott. Whitney Mason, responsabile del programma FENCE della DARPA, ha così sintetizzato il concetto, spiegando anche quali siano gli aspetti in cui la tecnologia delle telecamere neuromorfiche deve ancora migliorare: “[Il termine] neuromorfico si riferisce a circuiti al silicio che imitano il funzionamento del cervello: offrono un output limitato, bassa latenza ed elevata efficienza energetica. Le telecamere basate su eventi funzionano secondo gli stessi principi quando si tratta di scene sparse, ma attualmente mancano di ‘intelligenza’ avanzata per eseguire attività di percezione e controllo più difficili.”
In particolare, i modelli attualmente disponibili di queste telecamere funzionano bene con scene che presentano poche modifiche da tracciare e immagini relativamente semplici. Prendiamo l’esempio di un aereo che si muove in un cielo azzurro e limpido: gli attuali dispositivi potrebbero facilmente tracciare tale movimento. le loro capacità, tuttavia, risultano insufficienti quando si passa a scene molto “affollate” e dinamiche, il che ne limita l’impiego in numerose applicazioni militari.

L’obiettivo è sviluppare un’unica soluzione flessibile per vari ambiti di missione   

Il programma FENCE cerca di risolvere queste carenze sviluppando e dimostrando una matrice sul piano focale (Focal Plane Array – FPA) a infrarossi (IR), a bassa latenza e bassa potenza, oltre a una nuova classe di algoritmi per l’elaborazione di segnali digitali e l’apprendimento automatico, con l’obiettivo di sviluppare sensori intelligenti in grado di gestire scene più dinamiche. I team di Raytheon, BAE Systems e Northrop Grumman lavoreranno per sviluppare un ROIC (Read-Out Integratred Circuit) asincrono a bassa latenza, nonché un layer di elaborazione che si integri con il ROIC per identificare i segnali spaziali e temporali rilevanti. Insieme, il ROIC e il layer di elaborazione consentiranno a un sensore FENCE integrato di funzionare con una potenza inferiore a 1,5 Watt.
“L’obiettivo,” ha spiegato Mason, “è sviluppare un sensore ‘smart’ in grado di ridurre in modo intelligente la quantità di informazioni trasmesse dalla telecamera, limitando i dati da considerare solo ai pixel più rilevanti”.
In definitiva, la tecnologia FENCE potrebbe giovare a una varietà di applicazioni militari: dai veicoli autonomi e dalla robotica, fino alla ricerca e tracciamento all’infrarosso. Per garantire un’estesa applicabilità, i ricercatori si concentreranno anche sullo sviluppo di un’unica soluzione flessibile e adattabile che possa essere utilizzata in vari ambiti di missione.

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