I ricercatori dell'Università della Florida centrale stanno contribuendo a colmare il divario che separa la mente umana da quella delle macchine.

In uno studio pubblicato come articolo di copertina apparso oggi sulla rivista Progressi scientifici , un team di ricerca dell'UCF ha dimostrato che combinando due promettenti nanomateriali in una nuova sovrastruttura, potrebbero creare un dispositivo su scala nanometrica che imita i percorsi neurali delle cellule cerebrali utilizzate per la visione umana.

"Questo è un piccolo passo verso lo sviluppo di computer neuromorfici, che sono processori informatici in grado di elaborare e memorizzare contemporaneamente informazioni, "ha detto Jayan Thomas, professore associato presso il NanoScience Technology Center e il Dipartimento di Scienza e ingegneria dei materiali dell'UCF. "Questo può ridurre il tempo di elaborazione e l'energia necessaria per l'elaborazione. In un momento futuro, questa invenzione può aiutare a creare robot in grado di pensare come gli umani".

Thomas ha condotto la ricerca in collaborazione con Tania Roy, un assistente professore nel NanoScience Technology Center di UCF, e altri presso il NanoScience Technology Center di UCF e il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali.

Roy ha affermato che un potenziale utilizzo della tecnologia è per i salvataggi assistiti da droni.

"Immagina un drone in grado di volare senza guida verso siti montuosi remoti e individuare alpinisti bloccati, " ha detto Roy. "Oggi è difficile poiché questi droni hanno bisogno di connettività a server remoti per identificare ciò che scansionano con l'occhio della fotocamera. Il nostro dispositivo rende questo drone veramente autonomo perché può vedere proprio come un essere umano".

"La ricerca precedente ha creato una fotocamera che ha catturato l'immagine e l'ha inviata a un server per essere riconosciuta, ma il nostro gruppo ha creato un unico dispositivo che imita la funzione dell'occhio e del cervello insieme, " ha detto. "Il nostro dispositivo può osservare l'immagine e riconoscerla sul posto."

Il trucco per l'innovazione è stata la crescita su scala nanometrica, punti quantici di perovskite sensibili alla luce sul bidimensionale, grafene nanomateriale di spessore atomico. Questa combinazione consente alle particelle fotoattive di catturare la luce, convertirlo in cariche elettriche e quindi trasferire le cariche direttamente al grafene, tutto in un unico passaggio. L'intero processo avviene su un film estremamente sottile, circa un decimillesimo dello spessore di un capello umano.

Basudev Pradhan, che era un borsista Bhaskara Advanced Solar Energy nel laboratorio di Thomas ed è attualmente assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Energetica presso la Central University of Jharkhand in India, e Sonali Das, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Roy, sono condivisi i primi autori dello studio.

"A causa della natura della sovrastruttura, mostra un effetto memoria assistito dalla luce, " Ha detto Pradhan. "Questo è simile alle cellule cerebrali legate alla visione degli esseri umani. Le sinapsi optoelettroniche che abbiamo sviluppato sono molto importanti per i processi ispirati al cervello, calcolo neuromorfico. Questo tipo di sovrastruttura porterà sicuramente a nuove direzioni nello sviluppo di dispositivi optoelettronici ultrasottili".

Das ha detto che ci sono anche potenziali applicazioni per la difesa.

"Tali caratteristiche possono essere utilizzate anche per aiutare la visione dei soldati sul campo di battaglia, " ha detto. "Inoltre, il nostro dispositivo può rilevare, rilevare e ricostruire un'immagine insieme a un consumo energetico estremamente basso, il che lo rende in grado di essere implementato a lungo termine in applicazioni sul campo."

Il calcolo neuromorfico è un obiettivo di lunga data degli scienziati in cui i computer possono elaborare e memorizzare simultaneamente informazioni, come fa il cervello umano, Per esempio, per consentire la visione. Attualmente, i computer memorizzano ed elaborano le informazioni in luoghi separati, che alla fine limita le loro prestazioni.

Per testare la capacità del loro dispositivo di vedere gli oggetti attraverso il calcolo neuromorfo, i ricercatori lo hanno usato negli esperimenti di riconoscimento facciale, disse Tommaso.

"L'esperimento di riconoscimento facciale è stato un test preliminare per verificare il nostro calcolo neuromorfico optoelettronico, " ha detto Thomas. "Dal momento che il nostro dispositivo imita le cellule cerebrali legate alla visione, il riconoscimento facciale è uno dei test più importanti per il nostro blocco neuromorfico".

Hanno scoperto che il loro dispositivo era in grado di riconoscere con successo i ritratti di quattro persone diverse.

I ricercatori hanno detto che intendono continuare la loro collaborazione per perfezionare il dispositivo, compreso l'utilizzo per sviluppare un sistema a livello di circuito.