ساخت یک سیستم بینایی مصنوعی با مصرف انرژی کم و مواد قابل بازیافت

01

از 04

سیستم بینایی مصنوعی دوست‌دار محیط زیست

سیستم‌های فعلی بینایی مصنوعی بر پایه فناوری سیلیکونی ساخته شده‌اند، که به قدرت محاسباتی و انرژی زیادی نیاز دارند. این موضوع نه تنها هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد، بلکه حجم قابل‌ توجهی زباله‌ الکترونیکی نیز تولید می‌کند.

دستگاه جدید محققان، عملکرد چشم و مغز انسان را تقلید می‌کند. این دستگاه می‌تواند نور را حس کند، اطلاعات را پردازش نماید و خاطرات را در یک واحد کوچک ذخیره کند. همچنین این دستگاه حتی پس از خاموش شدن، قادر به حفظ اطلاعات است، که به آن حافظه غیرفرار می‌گویند.

توانایی این دستگاه در پردازش سریع داده‌های بصری، آن را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای کاربردهایی مانند: پهپادهای خودران و سیستم‌های امنیتی هوشمند تبدیل کرده است.

تئودوروس سرگیو از دانشکده مهندسی جیمز وات دانشگاه گلاسگو در این باره گفت: «مصرف انرژی فوق‌العاده کم و استفاده از مواد پایدار در این دستگاه می‌تواند راه را برای توسعه سیستم‌های بینایی مصنوعی سازگار با محیط زیست و مقیاس‌پذیر در آینده هموار کند.»

02

از 04

عملکرد هم‌زمان پردازش و ذخیره‌سازی

در سیستم‌های محاسباتی معمولی، به دلیل جدایی فیزیکی واحدهای پردازش و حافظه، تأخیر ذاتی در انتقال داده‌ها وجود دارد. سرگیو در این زمینه توضیح داد: «دستگاه جدید ما این عملکردها را به‌ طور هم‌زمان و درون حافظه انجام می‌دهد، که مشابه نحوه کار سیناپس‌ها در مغز انسان است. این ویژگی به غلبه بر محدودیت‌های سیستم‌های معمولی کمک می‌کند.»

03

از 04

مصرف انرژی فوق‌العاده کم سیستم بینایی مصنوعی جدید

این دستگاه جدید از مواد سازگار با محیط زیست، قابل تجزیه و بازیافت استفاده می‌کند و اطلاعات رنگی را با کمترین مصرف انرژی پردازش و ذخیره می‌نماید. نمونه اولیه این دستگاه از یک پایه شیشه‌ای، الکترودهای طلا، یک لایه آلی حساس به نور (پریلن) و عسل به عنوان الکترولیت ساخته شده است.

سیستم حسگر نوری این دستگاه، سیگنال‌های الکتریکی (به نام اسپایک) تولید می‌کند، که با تغییر رنگ و شدت نور تغییر می‌کنند. این سیگنال‌ها حالت‌های حافظه را برنامه‌ریزی می‌کنند، که حتی پس از خاموش شدن دستگاه نیز حفظ می‌شوند.

دستگاه EGOFET تنها به ۲.۴ پیکوژول (مقدار بسیار ناچیزی از انرژی) برای هر اسپایک الکتریکی نیاز دارد، که آن را به یکی از کم‌مصرف‌ترین دستگاه‌ها در نوع خود تبدیل کرده است.

04

از 04

برنامه‌های آینده

جف کتل، محقق ارشد این پروژه عنوان کرد: «دستگاه ما می‌تواند رفتارهای مهمی را که در سلول‌های عصبی دیده می‌شود، شبیه‌سازی کند. این رفتارها شامل توانایی به‌خاطر سپاری کوتاه‌مدت و بلندمدت، تغییرات وابسته به زمان در سیگنال‌ها و تقویت سیگنال‌های دوگانه با دقت بالا هستند.»

وی تصریح کرد: «ما قصد داریم این نمونه اولیه را به مجموعه‌هایی برای بهبود توانایی تشخیص تصویر گسترش دهیم. این کار می‌تواند عملکرد سیستم‌های دید مصنوعی را بهبود بخشد و در عین حال امکان بازیافت یا تجزیه پایدار آنها پس از پایان عمر، فراهم کند.»

بخش‌های شیشه‌ای و طلایی این دستگاه در پایان عمر، قابل بازیافت هستند، در حالی که بخش‌های آلی آن به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به‌ راحتی تجزیه شوند.

این پروژه با مشارکت مهندسانی از دانشگاه ایالتی سائوپائولو (UNESP) و دانشگاه متروپولیتن هنگ‌کنگ انجام شده است.