فناوری اطلاعات
دستگاهی شبیه مغز با قابلیت‌های بینایی و حافظه!
دستگاهی شبیه مغز با قابلیت‌های بینایی و حافظه!
به گزارش سیلاد و به نقل از سای‌تک‌دیلی، این دستگاه که به نام «دستگاه نورومورفیک» شناخته می‌شود، عملکرد مغز انسان را تقلید می‌کند. به گفته پروفسور سومیت والیا، پژوهشگر ارشد پروژه، این فناوری می‌تواند مسیر را برای پردازش بسیار سریع تصاویر در خودروهای خودران، ربات‌های هوشمند و فناوری‌های تعاملی طبیعی‌تر با انسان هموار کند.
بهره‌وری انرژی با پردازش آنالوگ
برخلاف سیستم‌های دیجیتال سنتی که انرژی زیادی مصرف می‌کنند، فناوری بینایی نورومورفیک از پردازش آنالوگ مشابه مغز انسان بهره می‌برد که این امر باعث می‌شود وظایف پیچیده بصری با مصرف انرژی بسیار کمتر انجام شود. پروفسور والیا می‌گوید: «سیستم‌های بینایی نورومورفیک با استفاده از پردازش آنالوگ مشابه مغز، انرژی کمتری برای انجام وظایف پیچیده بصری نسبت به فناوری‌های دیجیتال امروزی مصرف می‌کنند.»
ماده‌ای با حافظه: مولیبدن دی‌سولفید
در قلب این دستگاه، ماده‌ای به نام مولیبدن دی‌سولفید (MoS2) قرار دارد که تنها چند اتم ضخامت دارد. این ماده با نقص‌های اتمی خود می‌تواند نور را تشخیص داده و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند، مشابه نحوه فعالیت نورون‌های مغز. این ویژگی به دستگاه اجازه می‌دهد اطلاعات بصری را به صورت زنده دریافت و پردازش کند.
برخلاف سیستم‌های دیجیتال سنتی که انرژی زیادی مصرف می‌کنند، فناوری بینایی نورومورفیک از پردازش آنالوگ مشابه مغز انسان بهره می‌برد که این امر باعث می‌شود وظایف پیچیده بصری با مصرف انرژی بسیار کمتر انجام شود. پروفسور والیا می‌گوید: «سیستم‌های بینایی نورومورفیک با استفاده از پردازش آنالوگ مشابه مغز، انرژی کمتری برای انجام وظایف پیچیده بصری نسبت به فناوری‌های دیجیتال امروزی مصرف می‌کنند.»
ماده‌ای با حافظه: مولیبدن دی‌سولفید
در قلب این دستگاه، ماده‌ای به نام مولیبدن دی‌سولفید (MoS2) قرار دارد که تنها چند اتم ضخامت دارد. این ماده با نقص‌های اتمی خود می‌تواند نور را تشخیص داده و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند، مشابه نحوه فعالیت نورون‌های مغز. این ویژگی به دستگاه اجازه می‌دهد اطلاعات بصری را به صورت زنده دریافت و پردازش کند.
تقلید از چشم و مغز انسان
والیا توضیح می‌دهد: «این دستگاه نمونه اولیه، توانایی چشم انسان در دریافت نور و توانایی مغز در پردازش آن را تقلید می‌کند و می‌تواند تغییرات محیط را به‌سرعت حس کرده و بدون نیاز به حجم زیادی از داده و انرژی، خاطرات بسازد.» در مقابل، سیستم‌های دیجیتال فعلی انرژی زیادی مصرف می‌کنند و نمی‌توانند به‌خوبی با افزایش حجم و پیچیدگی داده‌ها هماهنگ شوند.
کاربردهای عملی و سرعت نجات‌بخش
دستگاه در آزمایش‌ها توانست حرکات دست را بدون نیاز به ضبط فریم به فریم تشخیص دهد که به این روش «تشخیص لبه» گفته می‌شود و به پردازش داده و مصرف انرژی بسیار کمتری نیاز دارد. سپس این تغییرات به‌صورت حافظه ذخیره شدند، مشابه عملکرد مغز.
این فناوری می‌تواند در آینده پاسخ‌دهی خودروهای خودران و ربات‌های پیشرفته را به اطلاعات بصری بهبود بخشد، که در محیط‌های خطرناک و غیرقابل پیش‌بینی بسیار حیاتی است. والیا می‌گوید: «بینایی نورومورفیک می‌تواند تغییرات صحنه را تقریباً به‌صورت آنی تشخیص دهد و واکنش سریع‌تری را ممکن سازد که می‌تواند جان انسان‌ها را نجات دهد.»
چشم‌انداز آینده: توسعه و کاربردهای گسترده‌تر
تیم تحقیقاتی در حال توسعه این فناوری از نمونه تک‌پیکسلی به آرایه‌های بزرگ‌تر است و بودجه‌ای از شورای تحقیقات استرالیا برای این کار دریافت کرده‌اند. آنها قصد دارند دستگاه‌ها را برای کاربردهای واقعی با وظایف بینایی پیچیده‌تر بهینه‌سازی کرده و مصرف انرژی را کاهش دهند. همچنین برنامه دارند فناوری آنالوگ خود را با الکترونیک دیجیتال ترکیب کنند تا بهترین عملکرد را ارائه دهند.
علاوه بر این، محققان در حال بررسی مواد دیگری هستند که بتوانند قابلیت‌های دستگاه را به طیف مادون قرمز گسترش دهند، که می‌تواند برای ردیابی لحظه‌ای انتشار گازهای آلاینده و شناسایی هوشمند مواد سمی و بیماری‌زا کاربرد داشته باشد.
والیا توضیح می‌دهد: «این دستگاه نمونه اولیه، توانایی چشم انسان در دریافت نور و توانایی مغز در پردازش آن را تقلید می‌کند و می‌تواند تغییرات محیط را به‌سرعت حس کرده و بدون نیاز به حجم زیادی از داده و انرژی، خاطرات بسازد.» در مقابل، سیستم‌های دیجیتال فعلی انرژی زیادی مصرف می‌کنند و نمی‌توانند به‌خوبی با افزایش حجم و پیچیدگی داده‌ها هماهنگ شوند.
کاربردهای عملی و سرعت نجات‌بخش
دستگاه در آزمایش‌ها توانست حرکات دست را بدون نیاز به ضبط فریم به فریم تشخیص دهد که به این روش «تشخیص لبه» گفته می‌شود و به پردازش داده و مصرف انرژی بسیار کمتری نیاز دارد. سپس این تغییرات به‌صورت حافظه ذخیره شدند، مشابه عملکرد مغز.
این فناوری می‌تواند در آینده پاسخ‌دهی خودروهای خودران و ربات‌های پیشرفته را به اطلاعات بصری بهبود بخشد، که در محیط‌های خطرناک و غیرقابل پیش‌بینی بسیار حیاتی است. والیا می‌گوید: «بینایی نورومورفیک می‌تواند تغییرات صحنه را تقریباً به‌صورت آنی تشخیص دهد و واکنش سریع‌تری را ممکن سازد که می‌تواند جان انسان‌ها را نجات دهد.»
چشم‌انداز آینده: توسعه و کاربردهای گسترده‌تر
تیم تحقیقاتی در حال توسعه این فناوری از نمونه تک‌پیکسلی به آرایه‌های بزرگ‌تر است و بودجه‌ای از شورای تحقیقات استرالیا برای این کار دریافت کرده‌اند. آنها قصد دارند دستگاه‌ها را برای کاربردهای واقعی با وظایف بینایی پیچیده‌تر بهینه‌سازی کرده و مصرف انرژی را کاهش دهند. همچنین برنامه دارند فناوری آنالوگ خود را با الکترونیک دیجیتال ترکیب کنند تا بهترین عملکرد را ارائه دهند.
علاوه بر این، محققان در حال بررسی مواد دیگری هستند که بتوانند قابلیت‌های دستگاه را به طیف مادون قرمز گسترش دهند، که می‌تواند برای ردیابی لحظه‌ای انتشار گازهای آلاینده و شناسایی هوشمند مواد سمی و بیماری‌زا کاربرد داشته باشد.
