di Riccardo Meggiato

 

Quant’è grande una superficie di venti millimetri quadrati? Poco, molto poco. Diciamo l’orma di un personaggio Lego, per dare un’idea. Navion, un processore di nuova generazione, presentato qualche giorno fa al Symposia on VLSI Technology and Circuits da alcuni ricercatori del Massachusetts Institute of Technology, ha proprio questa dimensione. E non si tratta nemmeno di un processore qualsiasi: Vivienne Sze, professore associato del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Computer Science e Sertac Karaman, associato di Aeronautica e Astronautica, infatti, lo hanno sviluppato, da zero, concentrandosi sui consumi. I ricercatori, in soldoni, volevano creare un chip con grande autonomia, consumi ridotti e un’innata vocazione all’elaborazione delle immagini. Nasce così Navion. Consuma appena 24 milliwatt, cioè un millesimo di una tradizionale lampadina, e ha la capacità di elaborare riprese video a una velocità di ben 171 fotogrammi al secondo. Non solo: il piccolo chip include anche la capacità di processare parametri inerziali, in modo da riconoscere con precisione, e in ogni istante, dove si trova. Foto, video, posizione: che utilizzo potrebbe mai venirvi in mente, per Navion? I ricercatori dell’ MIT non hanno avuto molti dubbi nel rispondere a questa domanda: i droni. E non droni a cui siamo abituati, bensì nano-droni. Droni minuscoli, quanto l’unghia di un dito, capaci di raggiungere posti abitualmente inaccessibili ai modelli classici, con tutti i vantaggi del posizionamento satellitare.

In realtà, quelli che noi abbiamo chiamato droni, per Sze e Karaman definiscono una categoria molto più ampia, ossia quella dei robot a controllo remoto. Karaman parla, per esempio, di palloni-sonda, preposti alle misurazioni atmosferiche, che possono rimanere per aria per mesi, senza bisogno di alcuna ricarica. Navion potrebbe anche essere utilizzato in campo medico: un chip di quel tipo può essere integrato in una pillola che, una volta inghiottita, si occupa di analizzare tutto il tratto digerente, senza problemi o controindicazioni dovute al surriscaldamento, di cui il processore non soffre.

Il vantaggio di progettare un processore di questo tipo da zero consente di affrontare alcune problematiche con un nuovo approccio. Fino a oggi, per esempio, utilizzando di fatto dei micro-computer tradizionali, ma con elementi più compatti, era necessario dotarli di batterie con scarsa autonomia e dimensioni tutto sommato notevoli. Pensando a Navion, invece, i ricercatori sono potuti partire dall’esigenza di base, innestarlo in un apparato robotico, e soddisfare le esigenze specifiche già a livello progettuale. Chiaramente, questo comporterà anche un nuovo approccio nella programmazione delle applicazioni da far eseguire al chip di nuova generazione. Così sarà possibile consumare una frazione dell’energia necessaria a un drone. Laddove, a oggi, per le attività più complesse, sono richiesti dai 10 ai 30 watt di potenza, con Navion si scenderà ad appena un paio. Più che sufficienti, comunque, per le esigenze dei micro-droni che ne faranno uso e che necessitano al massimo di 100 milliwatt.

Ma qual è il trucco col quale i ricercatori hanno ottenuto un simile risultato? La parola d’ordine è “tagliare il superfluo”. Per esempio, buona parte delle operazioni che coinvolgono lo zero, che in questo genere di applicazioni sono inutili, e un sistema di compressione che consente di gestire i fotogrammi delle riprese con la massima efficienza, passando da circa due megabyte di spazio occupato ad appena 0.8. Un raffinato lavoro di limatura di numeri e parametri che ha portato Navion a essere realtà. E i ricercatori sono pronti a sbizzarrirsi con tante applicazioni pratiche, tra cui l’utilizzo in mini-auto a controllo remoto.