一個由多國研究人員組成的團隊最近揭示了一種新型的自動機械安全系統，聲稱其反應速度能超越人類大腦。這項研究詳細介紹了來自中國、英國、香港、沙特阿拉伯和美國的科學家如何構建一個基於硬件的反射系統，旨在加快自動駕駛的決策速度。這一發展解決了機器人技術和自動駕駛技術中長期存在的安全顧慮。
一般來說，機器在解讀視覺數據和應對突發危險方面所花的時間通常比人類要長。在時速 50 英里（約 80 公里）下，自動駕駛汽車對障礙物的反應時間約需 0.5 秒。在此期間，汽車可能會行駛約 43 英尺（約 13 米）。相較之下，人類大腦的反應時間僅需約 0.15 秒。機器反應時間成為安全風險的原因在於，即使使用先進的處理器，對高解析度圖像逐幀分析也需要時間。計算機必須判斷哪個物體在移動、去向何處以及是否構成威脅。
這種延遲引發了對於機器人、無人機和自動駕駛汽車在不可預測環境下運行的安全性擔憂。在真實交通情況下，千分之一秒的差距至關重要，反應較慢可能會導致更長的制動距離和更高的碰撞風險。工程師們一直在努力縮小人類感知與機器處理之間的反應差距，而不影響準確性。研究團隊專注於在硬件層面解決這個問題，而不是僅依賴軟件改進。
科學家們的系統模型靈感來自人類的視覺運作。人類大腦並不會逐一分析場景中的每個細節，而是快速檢測突然的運動或變化並先作出反應，詳細處理則隨後進行。該系統的核心是一個二維突觸晶體管陣列，被描述為一個高靈敏度的運動檢測晶片。這種晶片採用「過濾然後處理」的方法，首先過濾掉無關的視覺數據，只識別場景中的關鍵變化。該晶片能在僅 100 微秒內檢測到圖像變化，遠快於人類的感知。
一旦捕捉到一幀畫面，晶片會忽略完整圖像，只記錄移動的物體。這些選定的信號然後被傳遞給標準的計算機視覺算法進行更深入的分析。根據研究，這種方法的速度超過傳統圖像處理方法的 10 倍。在實驗室測試中，該系統的運動數據處理速度比現有的最新算法快了四倍。在理想條件下，甚至超越了人類的反應水平。
研究人員報告在駕駛測試中危險檢測的提高幅度達到 213.5%，而機器臂的物體抓取能力提升了 740.9%。在真實場景中，效率略有下降，但仍優於現有的自動系統。在時速 50 英里下，約 0.2 秒的反應時間改善能夠將制動距離縮短約 14.4 英尺（約 4.4 米）。北航大學的副教授高碩表示，這一方法展示了 400% 的速度提升，超越了人類水平的表現，同時通過時間先驗保持或改善準確性。
他解釋說，在交通事故中，這 4 米（約 13.1 英尺）經常決定碰撞是否發生。對於小型無人機而言，反應時間至少減少了三分之一，從而提高了耐力和飛行性能。高碩補充道，這項目將無疑促進與中國汽車和無人機公司的深入合作，期望將這一「硬件級反射」系統裝備於自動駕駛汽車，使其在應對突發路況時反應更為靈敏，從而根本上提升無人系統的安全性。該研究已發表在同行評審的期刊《Nature Communications》中。
