Des chercheurs de l'Université de Floride centrale aident à combler le fossé qui sépare les esprits humains et machines.

Dans une étude présentée comme l'article de couverture paru aujourd'hui dans la revue Avancées scientifiques , une équipe de recherche de l'UCF a montré qu'en combinant deux nanomatériaux prometteurs dans une nouvelle superstructure, ils pourraient créer un dispositif à l'échelle nanométrique qui imite les voies neuronales des cellules cérébrales utilisées pour la vision humaine.

"C'est un petit pas vers le développement d'ordinateurs neuromorphiques, qui sont des processeurs informatiques capables de traiter et de mémoriser simultanément des informations, " a déclaré Jayan Thomas, professeur agrégé au NanoScience Technology Center et au Département de science et génie des matériaux de l'UCF. « Cela peut réduire le temps de traitement ainsi que l'énergie requise pour le traitement. À un moment donné dans le futur, cette invention peut aider à créer des robots capables de penser comme des humains. »

Thomas a dirigé les recherches en collaboration avec Tania Roy, professeur assistant au NanoScience Technology Center de l'UCF, et d'autres au NanoScience Technology Center de l'UCF et au Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux.

Roy a déclaré qu'une utilisation potentielle de la technologie concerne les sauvetages assistés par drone.

"Imaginez un drone capable de voler sans guidage vers des sites de montagne reculés et de localiser les alpinistes bloqués, ", a déclaré Roy. "Aujourd'hui, c'est difficile car ces drones ont besoin d'une connectivité à des serveurs distants pour identifier ce qu'ils scannent avec leur œil de caméra. Notre appareil rend ce drone vraiment autonome car il peut voir comme un humain."

"Des recherches antérieures ont créé une caméra qui a capturé l'image et l'a envoyée à un serveur pour être reconnue, mais notre groupe a créé un seul appareil qui imite l'œil et le cerveau fonctionnent ensemble, " dit-elle. " Notre appareil peut observer l'image et la reconnaître sur place. "

L'astuce de l'innovation était la croissance à l'échelle nanométrique, points quantiques pérovskites sensibles à la lumière sur le bidimensionnel, graphène de nanomatériau d'épaisseur atomique. Cette combinaison permet aux particules photoactives de capter la lumière, le convertir en charges électriques et ensuite transférer les charges directement au graphène, le tout en une seule étape. L'ensemble du processus se déroule sur un film extrêmement fin, environ un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain.

Basudev Pradhan, qui a été boursier Bhaskara Advanced Solar Energy dans le laboratoire de Thomas et est actuellement professeur adjoint au Département d'ingénierie énergétique de l'Université centrale de Jharkhand en Inde, et Sonali Das, un stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de Roy, sont partagés les premiers auteurs de l'étude.

« En raison de la nature de la superstructure, il montre un effet mémoire assisté par la lumière, " a déclaré Pradhan. "Ceci est similaire aux cellules du cerveau liées à la vision des humains. Les synapses optoélectroniques que nous avons développées sont très pertinentes pour l'inspiration cérébrale, calcul neuromorphique. Ce type de superstructure conduira certainement à de nouvelles directions dans le développement de dispositifs optoélectroniques ultrafins."

Das a déclaré qu'il existe également des applications potentielles pour la défense.

"De telles fonctionnalités peuvent également être utilisées pour aider la vision des soldats sur le champ de bataille, " dit-elle. " Plus loin, notre appareil peut détecter, détecter et reconstruire une image avec une consommation électrique extrêmement faible, ce qui le rend capable d'un déploiement à long terme dans des applications sur le terrain."

L'informatique neuromorphique est un objectif de longue date des scientifiques dans lequel les ordinateurs peuvent simultanément traiter et stocker des informations, comme le cerveau humain, par exemple, pour permettre la vision. Actuellement, les ordinateurs stockent et traitent les informations dans des endroits séparés, ce qui limite finalement leurs performances.

Pour tester la capacité de leur appareil à voir des objets grâce à l'informatique neuromorphique, les chercheurs l'ont utilisé dans des expériences de reconnaissance faciale, dit Thomas.

"L'expérience de reconnaissance faciale était un test préliminaire pour vérifier notre calcul neuromorphique optoélectronique, " a déclaré Thomas. " Étant donné que notre appareil imite les cellules du cerveau liées à la vision, La reconnaissance faciale est l'un des tests les plus importants pour notre bloc de construction neuromorphique."

Ils ont découvert que leur appareil était capable de reconnaître avec succès les portraits de quatre personnes différentes.

Les chercheurs ont déclaré qu'ils prévoyaient de poursuivre leur collaboration pour affiner l'appareil, y compris l'utiliser pour développer un système au niveau du circuit.