Un team di ricerca presso la NYU Tandon School of Engineering, con il supporto della National Robotics Initiative 2.0 della National Science Foundation, sta gettando le basi di un sistema wireless che sfrutta le comunicazioni wireless superveloci di quinta generazione (5G) per esternalizzare le funzioni di intelligenza artificiale (AI) di un robot mobile all'edge cloud, il server nel cloud più vicino al robot.

I collaboratori, tutti membri della facoltà del rinomato centro NYU WIRELESS della NYU Tandon per la ricerca sulle telecomunicazioni, progetterà algoritmi di manipolazione e locomozione che risolvono alcuni importanti ostacoli tecnici per rendere le reti 5G un ponte praticabile tra robot e server.

Spostare le capacità di intelligenza artificiale dal robot a un server remoto offre allettanti vantaggi operativi, come permettere ai robot di percepire l'ambiente, eseguire operazioni complesse, e prendere decisioni in autonomia, il tutto senza incorrere in importanti costi energetici e di peso dalle apparecchiature di elaborazione e generazione di energia di bordo.

Composto da Ludovico Righetti, docente nei Dipartimenti di Ingegneria Elettrica e Informatica e Ingegneria Meccanica e Aerospaziale; e Siddharth Garg, Sundeep Rangan ed Elza Erkip, docenti del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, il team si concentrerà sulla risoluzione di problemi di affidabilità, sicurezza del funzionamento robotico in condizioni di degrado della comunicazione, e scalabilità a sistemi multi-robot.

La collaborazione porta competenze in robotica (Righetti), architettura e calcolo del computer (Garg), reti wireless (Rangan e Erkip), e teoria dell'informazione (Erkip). Righetti, un nuovo assunto in Tandon, guiderà il progetto.

"L'obiettivo è progettare algoritmi che distribuiscano in modo ottimale il calcolo tra i robot e il cloud per garantire un funzionamento robotico sicuro, " disse Erkip.

Rangan ha spiegato che mentre la robotica cloud è stata a lungo vista come un modo per scaricare il calcolo che consuma energia, è rimasto sfuggente per la percezione e il controllo in tempo reale a causa della larghezza di banda limitata e dell'elevata latenza dei sistemi di comunicazione wireless. Ha spiegato che il problema è esacerbato dalla necessità di supportare i sistemi video e LIDAR affamati di larghezza di banda comunemente usati oggi sui robot.

"I sistemi 5G offrono il potenziale per velocità di trasmissione dati molto più elevate, ma la robotica cloud in tempo reale rimane impegnativa, " ha detto. "Una difficoltà particolare è che la comunicazione 5G che utilizza le bande delle onde millimetriche (mmWave) è altamente suscettibile al blocco. Di conseguenza, i collegamenti possono avere velocità dati di picco elevate, ma può essere disponibile solo in modo intermittente."

Il progetto considera vari aspetti di queste sfide, inclusa la modellazione del canale 5G in scenari di robotica, partizionamento dinamico delle attività tra il cloud e il robot, e lo sviluppo di nuovi algoritmi di controllo che possono sfruttare i collegamenti ad alta velocità quando disponibili, ma che funzionano anche quando i collegamenti sono bloccati.

"L'obiettivo finale è aiutare lo sviluppo di prodotti leggeri, autonomo, robotica connessa al cloud, "disse Righetti, aggiungendo che le attività di sensibilizzazione, inclusa l'offerta gratuita degli algoritmi del team, saranno un aspetto importante della dimostrazione delle capacità uniche dei sistemi robotici abilitati per il 5G. "Stiamo abbassando le barriere all'ingresso per scienziati e industrie che cercano di sfruttare la robotica abilitata al 5G distribuendo gli algoritmi che sviluppiamo tramite open-source e ai partner industriali tramite NYU WIRELESS".

Ha spiegato che il lavoro includerà lo sviluppo di un curriculum basato sulla ricerca. "Questa iniziativa contribuirà alla formazione di studenti universitari e laureati; infatti, offriamo progetti supervisionati con la possibilità di lavorare direttamente su piattaforme sperimentali all'avanguardia."