CPU+FPGA给机器人一个最强大脑

能够暴力弹跳的复杂机械装置？各类价格昂贵的传感器？或像EVE那样以萌神外形征服世界？
No，no，no！最重要的是：能在复杂的环境中完成特定工作，做一个有益于人民的机器人（好正的三观！）
为了实现这一崇高目标，机器人要眼观六路，耳听八方，行走天下，胸有丘壑。而这一切都离不开一颗强劲的大脑——高性能计算平台和高效算法。
通用处理器在计算性能和能效上越来越难以满足日益庞大、多样化的数据处理需求。借助由GPU、FPGA和其他智能引擎等协处理器与CPU一起组成的异构计算平台来提升计算性能，已成为当下学术界和工业界的研究热点。异构计算作为一种特殊的并行计算方式，能够根据每个计算子系统的结构特点为其分配不同的计算任务，在提高计算性能、能效比和实时性保障方面体现出传统架构所不具备的优势，逐渐在各种计算需求量较大的场合得到应用。针对数据中心场景，英特尔已经宣布要通过Xeon+FPGA平台和XeonPhi系列产品来推动异构计算的实施。
那么，在我们所关心的机器人领域，情况又是如何？
　　一、机器人需要怎样的计算平台
机器人是复杂的机电一体化装置，综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果。

为了将这些成果融合起来，真正形成认知、感受和行动的能力，使机器人能够理解并应对真实的世界，准确完成操作任务，其搭载的计算平台需满足多种要求，包括：
1）感知能力：具备丰富的I/O接口，支持USB3、UART、I2C等多种I/O协议，用以接收各类传感器数据。
2）控制能力：能够控制各个运动部位，如底盘、手臂、手指和头部，完成多个维度的动作，并且具备实时性和安全性方面的保障。
3）计算能力：既要应对大量数据的处理开销，更要满足各类智能算法巨大的计算需求。
4）功耗控制：要在满足以上能力的同时尽可能降低功耗，避免成为电池杀手。
5）易用性：必须提供友好的编程模型，使机器人的应用开发快速、准确。
现有的计算平台很难满足以上需求，搭建适用于机器人的异构计算平台已经迫在眉睫！CPU+FPGA的方案以其独特的优势进入我们眼帘。