Pequeño dispositivo imita la visión humana y las capacidades de memoria

Los investigadores han creado un pequeño dispositivo que «ve» y crea recuerdos de manera similar a los humanos, en un paso prometedor para tener algún día aplicaciones que puedan tomar decisiones rápidas y complejas, como en los automóviles autónomos.

La invención neuromórfica es un chip único habilitado por un elemento sensor, óxido de indio dopado, que es miles de veces más delgado que un cabello humano y no requiere partes externas para funcionar.

Los ingenieros de la Universidad RMIT en Australia dirigieron el trabajo, con contribuciones de investigadores de la Universidad Deakin y la Universidad de Melbourne.

La investigación del equipo demuestra un dispositivo funcional que captura, procesa y almacena información visual. Con la ingeniería precisa del óxido de indio dopado, el dispositivo imita la capacidad del ojo humano para capturar la luz, empaqueta previamente y transmite información como un nervio óptico, y la almacena y clasifica en un sistema de memoria como lo hacen nuestros cerebros.

Colectivamente, estas funciones podrían permitir una toma de decisiones ultrarrápida, dice el equipo.

El líder del equipo, el profesor Sumeet Walia, dijo que el nuevo dispositivo puede realizar todas las funciones necesarias (detectar, crear y procesar información y retener recuerdos) en lugar de depender de computación externa que consume mucha energía, lo que impide la toma de decisiones en tiempo real.

«Hasta ahora, realizar todas estas funciones en un dispositivo pequeño ha resultado ser un gran desafío», dijo Walia de la Escuela de Ingeniería de RMIT. «Hemos hecho posible la toma de decisiones en tiempo real con nuestro invento, porque no necesita procesar grandes cantidades de datos irrelevantes y no se ve ralentizado por la transferencia de datos a procesadores separados».

¿Qué logró el equipo y cómo funciona la tecnología?

El nuevo dispositivo pudo demostrar la capacidad de retener información durante períodos de tiempo más largos, en comparación con los dispositivos informados anteriormente, sin la necesidad de señales eléctricas frecuentes para actualizar la memoria. Esta capacidad reduce significativamente el consumo de energía y mejora el rendimiento del dispositivo.

La investigación del equipo, «Fotocorriente persistente de larga duración en óxido de indio dopado de 3 nm de espesor para detección de luz integrada y computación neuromórfica en el sensor», se publica en Materiales Funcionales Avanzados.

Primer autor y RMIT Ph.D. La investigadora Aishani Mazumder dijo que el cerebro humano usaba procesamiento analógico, lo que le permitía procesar información de manera rápida y eficiente con un mínimo de energía.

«Por el contrario, el procesamiento digital consume mucha energía y carbono, e inhibe la recopilación y el procesamiento rápidos de información», dijo. «Los sistemas de visión neuromórficos están diseñados para utilizar un procesamiento analógico similar al del cerebro humano, lo que puede reducir en gran medida la cantidad de energía necesaria para realizar tareas visuales complejas en comparación con las tecnologías actuales».

¿Cuáles son las aplicaciones potenciales?

El equipo usó luz ultravioleta como parte de sus experimentos y está trabajando para ampliar aún más esta tecnología para la luz visible e infrarroja, con muchas aplicaciones posibles, como visión biónica, operaciones autónomas en entornos peligrosos, evaluaciones de la vida útil de los alimentos y ciencia forense avanzada. .

«Imagínese un automóvil autónomo que pueda ver y reconocer objetos en la carretera de la misma manera que un conductor humano puede detectar y rastrear rápidamente la basura espacial. Esto sería posible con la tecnología de visión neuromórfica».

Walia dijo que los sistemas neuromórficos podrían adaptarse a nuevas situaciones con el tiempo, volviéndose más eficientes con más experiencia.

«Los sistemas tradicionales de visión por computadora, que no se pueden miniaturizar como la tecnología neuromórfica, generalmente están programados con reglas específicas y no se pueden adaptar tan fácilmente», dijo. «Los robots neuromórficos tienen el potencial de funcionar de forma autónoma durante largos períodos, en situaciones peligrosas en las que los trabajadores están expuestos a posibles derrumbes, explosiones y aire tóxico».

El ojo humano tiene una sola retina que captura una imagen completa, que luego es procesada por el cerebro para identificar objetos, colores y otras características visuales.

El dispositivo del equipo imitó las capacidades de la retina mediante el uso de sensores de imagen de un solo elemento que capturan, almacenan y procesan información visual en una plataforma, dijo Walia.

«El ojo humano es excepcionalmente hábil para responder a los cambios en el entorno circundante de una manera mucho más rápida y eficiente que las cámaras y las computadoras actuales», dijo. «Inspirándonos en el ojo, hemos estado trabajando durante varios años en la creación de una cámara que posea habilidades similares, a través del proceso de ingeniería neuromórfica».