以果蠅、蜜蜂視覺爲靈感 清華開發仿生物視覺技術

清華跨領域仿生視覺團隊研發出具有生物視覺的低功耗無人機技術，可高速飛行並避開障礙物。（清大提供／邱立雅竹市傳真）

傳統電腦動態視覺是計算一幀幀影像差異，速度慢、耗電又佔記憶體，應用在無人機上非常遲緩。清華大學跨領域整合電機與生科團隊，以果蠅與蜜蜂的視覺與空間感知爲靈感，研發出無人機、機器人及自駕車像昆蟲一樣「看」的仿生物視覺技術，未來只要一枚低功耗的晶片搭配鏡頭，就能在高速行進間辨識、追蹤並避開障礙物。

主持這項大型研究計劃的電機系教授鄭桂忠表示，目前的電腦動態視覺計算過程不僅速度慢、耗電、且很佔用記憶體。應用在無人機上，則因太重，飛不快又飛不遠。

爲取得突破，清華電機團隊邀請生科院教授羅中泉合作。羅中泉研究昆蟲的視覺與空間感知，從果蠅、蜜蜂得到啓發，推演出光流法，也就是從光的流動來判斷周遭物體的遠近及移動速度，只擷取所見景物的輪廓及幾何特徵，來辨認障礙物及移動中的物體。

鄭桂忠也讓電腦演算法向生物大腦神經網路學習，把不重要的部分運算權重調爲零，因此可以在記憶體內直接進行計算，可節省9成的功耗與時間。

團隊中的電機系教授謝志成負責開發感測器內運算，如應用於智慧監視或門禁系統，只需要簡單的鏡頭就可以判斷畫面上是否有人出現，所耗電力只需幾微瓦就夠。

電機系副教授呂仁碩是整合軟硬體的仿神經智慧晶片架構設計師，攜手團隊與國內IC設計領導廠商及臺積電合作，開發新世代AI晶片。他表示，目前正開發無人機的關鍵主晶片，建立仿生無人機的必要自主技術。

仿生視覺團隊的研究成果除發表在多項國際頂尖期刊，也獲得科技部2021未來科技獎的肯定。團隊計劃未來運用新技術製作出體積比無人機還小的搜救小蜜蜂，在地震等災害發生時，穿越瓦礫與險境及時救人，並開發可匿蹤的無人機。