I ricercatori spingono i confini dei neuromorfici con il sensore UV ispirato alla retina

2 giorni fa p Robin Mitchell I ricercatori della Seoul National University e della Inha University in Corea del Sud hanno recentemente sviluppato una sinapsi fotonica ispirata alla retina che può aiutare a sviluppare ulteriormente i sistemi di intelligenza artificiale sensoriale. Questa non è la prima svolta che trae ispirazione dalla fisiologia umana. Nel nostro articolo che discute la recente ricerca che estende il significato di "sensore" e "batteria", abbiamo appreso una sostanza idrogel chiamata "AISkin" che funge da sensore mentre imita la flessibilità e la durata della pelle umana. Un altro esempio è "organi su un chip" o chip in grado di ricreare le funzioni fisiologiche fondamentali. I ricercatori che hanno scoperto la sinapsi fotonica ispirata alla retina hanno lanciato il progetto come risposta alle carenze delle reti neurali sia nel software che nell'hardware. L'esecuzione di reti neurali può essere eseguita in software o hardware, ma ognuna ha il suo problema. Un sistema di esecuzione di reti neurali basato su software ha la capacità di adattarsi e apprendere perché il software stesso è riscrivibile. Tuttavia, l'esecuzione del software comporta spesso numerose istruzioni, il che aumenta notevolmente i tempi di esecuzione. Questo tempo di esecuzione può essere ridotto con l'uso di acceleratori AI hardware, ma questi hanno i loro problemi. In generale, gli acceleratori AI sono molto bravi nell'esecuzione di un modello di rete neurale con funzioni ponderate, ma non possono essere riconfigurati a livello hardware. È qui che entrano in gioco i progetti neuromorfi. Replicando il modo in cui i neuroni lavorano nel cervello - con i neuroni in grado di creare nuove connessioni - un sistema potrebbe eseguire un sistema di intelligenza artificiale e migliorarne il comportamento al volo. Le principali aziende di semiconduttori hanno preso atto di questa potente tecnologia tra cui Intel. Intel ha utilizzato la tecnologia neuromorfa per progettare Loihi, un processore "manycore con funzionalità di apprendimento su chip". Il silicio tradizionale non consente tuttavia di rimuovere facilmente i collegamenti elettrici tra i transistor. Sebbene gli FPGA possano simulare questo comportamento apportando modifiche dinamiche al modo in cui i blocchi logici sono collegati, non simula ancora correttamente il comportamento dei neuroni, soprattutto considerando l'hardware di supporto necessario per eseguire le modifiche dinamiche. Le ricerche presso la Seoul National University e la Inha University in Corea del Sud hanno sviluppato un sensore UV ispirato alla retina basato sul nitruro di carbonio per risolvere i problemi nelle applicazioni di IA correlate al sensore. Nel loro studio, i ricercatori spiegano che l'elettronica neuromorfa fotosensibile sono, a loro giudizio, la "tecnologia di base per applicazioni di sensori intelligenti di prossima generazione". I ricercatori spiegano inoltre che l'elettronica neuromorfa fotosensibile "può replicare efficacemente le funzioni delle sinapsi biologiche (interconnessione tra due neuroni, ruoli chiave nell'apprendimento e nella memorizzazione) e rilevare vari tipi di informazioni sulla luce esterna". Si dice che il sensore sia in grado di rispondere selettivamente alla luce UV grazie a un nanodoto di nitruro di carbonio (C3N4). Il nanodot di nitruro di carbonio viene utilizzato come gate flottante in un transistor e presenta una risposta simile a un neurone trovato nell'occhio. La lunghezza d'onda della luce a cui lo strato UV è sensibile è compresa tra 100 nm e 400 nm, che è una banda di luce UV dannosa per la salute umana. L'idea alla base del sensore simile a un neurone è che i sistemi intelligenti che coinvolgono i sensori possono adattarsi ai loro ambienti in qualsiasi momento. Mentre un sensore tipico registra livelli immediati, questo sensore, nel tempo, immagazzina gli elettroni nella sua porta fluttuante, fungendo da forma di memoria. Pertanto, la conduzione del transistor corrisponderà direttamente all'esposizione. Questa è una forma banale di elaborazione dei dati e l'uscita del transistor potrebbe essere direttamente accoppiata a un circuito analogico, eliminando così la necessità di un processore. Il professor Tae-Woo Lee della Seoul National University spiega le applicazioni pertinenti in cui potremmo vedere questa tecnologia in evoluzione. "Questa piattaforma di sistema intelligente sarà ampiamente applicabile alla skin elettronica avanzata in grado di adattarsi automaticamente al mutevole ambiente della dose di luce, finestre intelligenti in grado di controllare selettivamente la trasmittanza di forti luci UV, occhiali intelligenti che rilevano e bloccano i raggi UV dannosi, intelligente sensori, retine artificiali per robot umanoidi morbidi e protesi neurali compatibili con i nervi ottici biologici. " Questa nuova tecnologia ha un obiettivo finale simile al nuovo Virtual Visor di Bosch, che utilizza un pannello LCD, un algoritmo AI e una tecnologia a cristalli liquidi per filtrare o bloccare selettivamente la luce, nel caso di Bosch, per oscurare gli occhi di un conducente senza ostacolarne la vista . I sistemi neuromorfi possono essere pensati come circuiti analogici le cui caratteristiche cambiano al variare del loro ambiente. Componenti come i memristori saranno fondamentali per il circuito neuromorfo poiché le loro proprietà possono essere modificate senza un processore.