تراشه‌ای که از چشم و مغز انسان تقلید می‌کند

جهان صنعت نیوز، محققان در استرالیا یک تراشه بینایی نورومورفیک را توسعه داده‌اند که می‌تواند اطلاعات بصری را در یک دستگاه واحد ببیند، پردازش کند و ذخیره کند و نحوه همکاری چشم و مغز انسان را تقلید کند.

این تراشه کوچک که با استفاده از «اکسید ایندیم آلاییده» ساخته شده است، برای کاهش وابستگی به پردازنده‌های خارجی و امکان تصمیم‌گیری سریع‌تر در برنامه‌هایی مانند سیستم‌های خودکار طراحی شده است.

این کار توسط مهندسان دانشگاه RMIT با مشارکت دانشگاه دیکین(Deakin) و دانشگاه ملبورن(Melbourne) رهبری شد.

تیم سازنده می‌گوید که این دستگاه عملکردهای حسگری، پردازش و حافظه را در یک پلتفرم ترکیب می‌کند و نیاز به اجزای سخت‌افزاری جداگانه را که معمولاً سیستم‌های بینایی ماشین را کند می‌کنند، از بین می‌برد.

برخلاف سیستم‌های تصویربرداری معمولی که داده‌ها را ضبط کرده و به پردازنده‌های خارجی ارسال می‌کنند، این تراشه جدید، محاسبات را مستقیماً در جایی که نور شناسایی می‌شود، انجام می‌دهد. این لایه حسگر که هزاران برابر نازک‌تر از موی انسان است، به گونه‌ای مهندسی شده است که به نور واکنش نشان دهد و اطلاعات را در طول زمان حفظ کند و به آن اجازه دهد تا بیشتر شبیه به یک سیستم بینایی بیولوژیکی عمل کند.

محققان می‌گویند این رویکرد یکپارچه می‌تواند مصرف انرژی را کاهش داده و سرعت واکنش را در محیط‌های بلادرنگ بهبود بخشد.

این دستگاه با استفاده از نور فرابنفش آزمایش شد و تیم سازنده اکنون در تلاش است تا قابلیت‌های آن را به نور مرئی و فروسرخ برای کاربردهای گسترده‌تر گسترش دهد.

سیستم بینایی شبیه به مغز

این تراشه به گونه‌ای طراحی شده است که نحوه دریافت نور توسط چشم انسان و نحوه پردازش و ذخیره ورودی بصری توسط مغز را تقلید کند. این تراشه چندین کار را از جمله حسگری نور ورودی، پردازش سیگنال‌ها و ذخیره اطلاعات بصری برای استفاده‌های بعدی در یک پلتفرم واحد انجام می‌دهد.

پروفسور سومیت والیا(Sumeet Walia)، سرپرست این تیم گفت که هدف، حذف تأخیر و هزینه انرژی انتقال داده‌ها بین سیستم‌های جداگانه است. وی افزود: ما با اختراع خود تصمیم‌گیری بی‌درنگ را امکان‌پذیر کرده‌ایم، زیرا نیازی به پردازش مقادیر زیادی از داده‌های نامربوط ندارد و با انتقال داده‌ها به پردازنده‌های جداگانه کند نمی‌شود.

این دستگاه همچنین توانایی حفظ اطلاعات بصری را برای مدت طولانی‌تری بدون سیگنال‌های الکتریکی مکرر نشان داد که باعث کاهش مصرف انرژی و بهبود کارایی می‌شود.

آیشانی مازومدر(Aishani Mazumder)، نویسنده ارشد و محقق دکترای RMIT گفت که این سیستم از نحوه پردازش اطلاعات توسط مغز الهام گرفته است. وی افزود: سیستم‌های بینایی نورومورفیک برای استفاده از پردازش آنالوگ مشابه مغز انسان طراحی شده‌اند که می‌تواند میزان انرژی مورد نیاز برای انجام وظایف بصری پیچیده را در مقایسه با فناوری‌های امروزی تا حد زیادی کاهش دهد.

پیش به سوی ماشین‌های خودران

محققان می‌گویند که این فناوری می‌تواند در خودروهای خودران، ربات‌های خودران و سیستم‌های نظارتی که در محیط‌های خطرناک کار می‌کنند، مورد استفاده قرار گیرد. کاربردهای احتمالی نیز شامل تشخیص اشیاء در وسایل نقلیه، سیستم‌های تشخیص در مناطق دورافتاده یا خطرناک و تصویربرداری پیشرفته برای پزشکی قانونی و بازرسی صنعتی است.

از آنجا که این تراشه چندین عملکرد را در یک عنصر واحد ادغام می‌کند، می‌تواند از عملیات خودران طولانی‌مدت نیز بدون زیرساخت محاسباتی سنگین پشتیبانی کند. این تیم می‌گوید که این امر آن را برای سیستم‌هایی که نیاز به سازگاری سریع با محیط‌های در حال تغییر دارند، مناسب می‌کند.

این دستگاه توانایی شبکیه در ثبت یک تصویر کامل و توانایی مغز در تفسیر و ذخیره آن را تقلید می‌کند و رویکردی فشرده‌تر و کارآمدتر را برای بینایی ماشین فراهم می‌کند. محققان معتقدند که این امر در نهایت می‌تواند منجر به سیستم‌های بینایی شود که مشابه سیستم‌های بیولوژیکی با تجربه بهبود می‌یابند.

این تیم با پشتیبانی شورای تحقیقات استرالیا و زیرساخت محاسباتی ملی این کشور، از امکانات تخصصی نانوساخت و میکروسکوپی در دانشگاه RMIT استفاده کرد.

این مطالعه در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.

منبع: ایسنا

دانش و فناوری