Исследователи из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida) помогают сократить разрыв между человеческим и машинным разумом.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые показали, что, объединяя два многообещающих наноматериала в новую надстройку, можно создать наноразмерное устройство, которое имитирует нейронные пути клеток мозга, используемые для человеческого зрения.
Актуальность проблемы
«Это первый шаг к разработке нейроморфных компьютеров, которые могут одновременно обрабатывать и запоминать информацию», – комментирует автор исследования Джаян Томас (Jayan Thomas). «Это может сократить время обработки, а также затрачиваемую энергию. В будущем это изобретение может помочь сделать роботов, которые могут мыслить как люди».
«Представьте себе беспилотный летательный аппарат, который может летать без руководства в отдаленные горные районы и находить застрявших альпинистов», – комментирует соавтор исследования Тина Рой (Tania Roy). «Сегодня это трудно, поскольку этим беспилотникам необходимо подключение к удаленным серверам, чтобы определить сканированный глазом камеры материал. Наше устройство делает этот беспилотник по-настоящему автономным, позволяя анализировать сканированный материал на месте».
Материалы и методы исследования
Инновация заключалась в выращивании наноразмерных светочувствительных квантовых точек перовскита на двумерном графене из наноматериалов с толстой атомной толщиной. Эта комбинация позволяет фотоактивным частицам захватывать свет, преобразовывать его в электрические заряды и затем передавать заряды непосредственно графену за один шаг. Весь процесс происходит на чрезвычайно тонкой пленке, примерно в одну десятитысячную толщины человеческого волоса.
«Надстройка демонстрирует эффект памяти с помощью света», – комментирует соавтор исследования Басудев Прадхан (Basudev Pradhan). «Это похоже на клетки мозга человека, связанные со зрением. Разработанные нами оптоэлектронные синапсы очень важны для мозговых, нейроморфных вычислений. Такая сверхструктура определенно приведет к новым направлениям в разработке ультратонких оптоэлектронных устройств».
Чтобы проверить способность разработанного устройства видеть объекты с помощью нейроморфных вычислений, исследователи провели эксперименты по распознаванию лиц.
Результаты научного исследования
«Эксперимент по распознаванию лиц был предварительным тестом для проверки наших оптоэлектронных нейроморфных вычислений», – сказал Томас. «Поскольку наше устройство имитирует клетки мозга, связанные со зрением, распознавание лиц является одним из наиболее важных тестов для нашего нейроморфного строительного блока».
Результаты исследования показали, что устройство способно успешно распознавать портреты четырех разных людей.
По словам авторов исследования, такие функции также могут быть использованы для улучшения зрения солдат на поле боя, кроме того, устройство может распознавать, обнаруживать и восстанавливать изображение наряду с чрезвычайно низким энергопотреблением, что делает его пригодным для долгосрочного развертывания в полевых условиях.
Авторы другого исследования установили, что виртуальная реальность поможет улучшить равновесие у людей с плохим зрением.
