Прорыв ученых в создании искусственного зрения

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, американские ученые сообщают о разработке новейшего наноразмерного устройства, функционирующего как зрительная кора головного мозга человека, которое в дальнейшем поможет создавать механизмы, использующие искусственный интеллект для имитации функции человеческого разума.

Исследователи говорят, что их новая работа – это маленький шаг к созданию нейроморфных компьютеров, которые могут одновременно обрабатывать и запоминать информацию. В будущем это изобретение поможет создавать роботов, которые будут способны мыслить так, как люди. Большим преимуществом разработанного устройства является существенная экономия им энергии, затрачиваемой на обработку данных, а также времени, необходимого для вычислений.

Новая технология будет также применимой в беспилотниках, которые смогут самостоятельно летать в отдаленных местах и обнаруживать людей в различных опасных ситуациях. Исследователи говорят, что проблема с современными беспилотниками заключается в том, что им необходимо подключение к удаленным серверам для распознавания изображений, которые они сканируют глазом камеры. Новое устройство делает этот беспилотник по-настоящему автономным, поскольку он сможет видеть, как человек.

Благодаря более ранним исследованиям ученым удалось создать камеру, которая может создавать изображение наблюдаемого, а затем загружать его для обработки и распознавания изображений на сервер. Нынешнее устройство, по словам специалистов, не только видит изображение, но и мгновенно распознает его.

Как утверждают исследователи, это устройство также может быть чрезвычайно полезным для оборонных целей, поскольку позволит солдатам лучше видеть на поле боя. Другое потенциальное преимущество заключается в том, что устройство может обнаруживать, распознавать и восстанавливать изображение при чрезвычайно низком энергопотреблении, что делает его пригодным для долгосрочного использования в полевых условиях.

Передовое достижение основывается непосредственно на способности выращивать реагирующие на свет наноразмерные квантовые точки перовскита (редкий минерал, титанат кальция) на графене – двумерном слое атомов углерода. Новое устройство использует основные преимущества графена и квантовых точек, устраняя их слабые стороны. Предыдущие попытки сделать это заключались в нанесении тонкой пленки перовскита на графен, однако в данном исследовании была применена новая для оптоэлектроники технология, при которой пи-электронные облака элементов перовскита и графена перекрываются, обеспечивая значительно улучшенную передачу заряда.

Квантовые точки перовскита захватывают падающий свет, преобразуют его в электрический заряд и переносят этот заряд сразу в одном бесшовном потоке на лист графена. Таким образом, все ультратонкое устройство представляет собой пленку толщиной примерно 1/10000 человеческого волоса с лучшей чувствительностью в своем классе устройств.

Ученые опробовали устройство в экспериментах по распознаванию лиц. Они предназначались только для проверки того, насколько хорошо нейроморфные вычисления помогают машине видеть и распознавать объекты. Когда устройству были показаны фотографии разных людей, каждый раз оно безошибочно их идентифицировало.