Forskare vid University of Central Florida hjälper till att täppa till klyftan som skiljer mänskliga och maskinella sinnen åt.

I en studie som presenteras som omslagsartikel som visas idag i tidningen Vetenskapliga framsteg , ett UCF -forskargrupp visade att genom att kombinera två lovande nanomaterial till en ny överbyggnad, de kan skapa en nanoskala -enhet som efterliknar de neurala vägarna i hjärnceller som används för mänsklig syn.

"Detta är ett babysteg mot att utveckla neuromorfa datorer, som är datorprocessorer som samtidigt kan bearbeta och memorera information, "sa Jayan Thomas, docent vid UCF:s NanoScience Technology Center och Institutionen för materialvetenskap och teknik. "Detta kan minska såväl behandlingstiden som energin som krävs för bearbetning. Någon gång i framtiden, denna uppfinning kan hjälpa till att skapa robotar som kan tänka som människor. "

Thomas ledde forskningen i samarbete med Tania Roy, en biträdande professor i UCF:s NanoScience Technology Center, och andra vid UCF:s NanoScience Technology Center och Institutionen för materialvetenskap och teknik.

Roy sa att en potentiell användning av tekniken är för drönare-assisterade räddningar.

"Tänk dig en drönare som kan flyga utan vägledning till avlägsna bergsplatser och hitta strandade bergsklättrare, "Roy sa." Idag är det svårt eftersom dessa drönare behöver ansluta till fjärrservrar för att identifiera vad de skannar med sitt kameraögon. Vår enhet gör denna drönare verkligen autonom eftersom den kan se precis som en människa. "

"Tidigare forskning skapade en kamera som tog bilden och skickade den till en server för att bli igenkänd, men vår grupp skapade en enda enhet som efterliknar ögat och hjärnans funktion tillsammans, "sa hon." Vår enhet kan observera bilden och känna igen den på plats. "

Tricket till innovationen var växande nanoskala, ljuskänsliga perovskitkvantprickar på de tvådimensionella, atomtjockt nanomaterial grafen. Denna kombination gör att de fotoaktiva partiklarna kan fånga ljus, konvertera den till elektriska laddningar och överför sedan laddningarna direkt till grafen, allt i ett steg. Hela processen sker på en extremt tunn film, ungefär en tiotusendel av tjockleken på ett människohår.

Basudev Pradhan, som var en Bhaskara Advanced Solar Energy -stipendiat i Thomas lab och för närvarande är biträdande professor vid Institutionen för energiteknik vid Central University of Jharkhand i Indien, och Sonali Das, en postdoktor i Roys lab, delas första författare till studien.

"På grund av överbyggnadens natur, den visar en ljusassisterad minneeffekt, "Pradhan sa." Detta liknar människors synrelaterade hjärnceller. De optoelektroniska synapser vi utvecklat är mycket relevanta för hjärninspirerade, neuromorf beräkning. Denna typ av överbyggnad kommer definitivt att leda till nya riktningar i utvecklingen av ultratunna optoelektroniska enheter. "

Das sa att det också finns potentiella försvarsapplikationer.

"Sådana funktioner kan också användas för att underlätta visionen för soldater på slagfältet, "sa hon." Vidare, vår enhet kan känna, upptäcka och rekonstruera en bild tillsammans med extremt låg strömförbrukning, vilket gör den kapabel för långsiktig distribution i fältapplikationer. "

Neuromorphic computing är ett mångårigt mål för forskare där datorer samtidigt kan bearbeta och lagra information, som den mänskliga hjärnan gör, till exempel, att tillåta syn. För närvarande, datorer lagrar och behandlar information på separata platser, som i slutändan begränsar deras prestanda.

För att testa deras enhets förmåga att se föremål genom neuromorf beräkning, forskarna använde det i ansiktsigenkänningsexperiment, Sa Thomas.

"Ansiktsigenkänningsexperimentet var ett preliminärt test för att kontrollera vår optoelektroniska neuromorfa beräkning, "Sa Thomas." Eftersom vår enhet efterliknar synrelaterade hjärnceller, ansiktsigenkänning är ett av de viktigaste testerna för vårt neuromorfa byggsten. "

De fann att deras enhet lyckades känna igen porträtt av fyra olika personer.

Forskarna sa att de planerar att fortsätta sitt samarbete för att förfina enheten, inklusive att använda det för att utveckla ett kretsnivåsystem.