麻省理工学院的研究人员们在去年设计了一款微型芯片，专门用于帮助微型无人机导航——如今，他们的芯片经历了一次升级，不仅变得更小，耗能也大幅减少。

小身材大作用的Navion

这一枚名叫Navion的芯片MIT 电气工程与计算机科学（EECS）系助理教授 Vivienne Sze 和航空与航天系助理教授 Sertac Karaman 共同协助完成的。这是一枚能耗低、体积小，同时提升了处理速度的芯片。其大小仅有 20 平方毫米，而且耗能仅 24 毫瓦，几乎只有普通灯泡耗能的千分之一。

Navion芯片的优势

在耗能方面， Navion 的耗能极小。该芯片可以集成到指甲大小的“微型无人机”中，以帮助无人机进行导航，尤其是在全球定位卫星数据不可用的偏远、无人地带。可以被用于需要长时间导航的需求。

在空间占据方面，Navion大小仅有 20 平方毫米，几乎可以忽略它的存在。这种芯片可以被应用于依靠一块电池运行数月的低能量机器人，比如指甲般大小的扑翼飞行器，或者像气象气球那样轻于空气的设备，完成任务后，无人机可以回到使用者的手掌中，并且很容易被储存起来；或者可以应用在某些医疗设备上，比如将芯片植入药片中，供病人服下，可以实现对药物的追踪和病情的诊断，在不会伤害人体的情况下。

在帧读取速度方面，它能够处理每秒 171 帧的实时图像，并进行惯性测量。如果被应用于飞行器方面，这两种测量都被用于确定其自身在空中的位置。

Navion芯片的局限性

在无人机应用中，Navion芯片面临着能耗的局限性，因为手掌大小的无人机所能搭载的电池非常有限，并且大部分电能都不得不被用于电机工作，除此之外，仅有非常少的电能被用于其它基本操作，比如导航或状态预测。

针对这一问题，科学家尝试了通过思考编程设计将Navion芯片优化让其可以应用于低能耗应用小型化的项目。

通过将算法和硬件结合在他们设计的芯片中，FPGA就是一个例子，FPGA是可以根据应用进行配置的商用硬件平台。芯片能够在 2 瓦特功率下进行自身状态估计，在大型无人机所需的 10-30 瓦特基础上降低了很多，但结果仍然不理想，2 瓦特的能耗依旧大于普通微型无人机所能搭载的电池功率。

重新设计------芯片更小、耗能更少

为了让芯片更小、耗能更少，麻省理工学院的研究者们决定从头开始设计一款新的芯片，而不是改进现有的设计。

基于上个芯片的基础以及出现的问题，科学家们在重新设计芯片是都逐一把这些事项考虑了进去，进行芯片设计的优化。具体体现在一下几个方面：

1. 在空间存储方面，压缩任何需要临时存储在芯片上的图像，让图片少占用一些空间，提高存储率。另外，存储空间从 2MB 降低到了约 0.8MB。

2. 在精简度方面，减少了芯片中不必要的操作，例如一些和零相关、结果为零的运算。可以减少大量不必要的存储和计算周期，从而降低芯片尺寸和能耗，并提高芯片的处理速度。

3. 在配置方面，可以支持不同的摄像机和惯性测量单元（IMU）传感器。

通过此次的重新设计，芯片的能耗从此前的 2 瓦特降低到 24 毫瓦。24 毫瓦能支持芯片处理每秒 171 帧的图像，真正意义上实现了能耗的大幅降低。