Navorsers ontwikkel optiese sensor om menslike oog na te boots

Navorsers aan die Oregon State University het die potensiaal van kunsmatige intelligensie getoon om mense na te boots met 'n nuwe optiese sensor. Hierdie optiese sensor is beter om die menslike oog se vermoë om veranderinge in sy visuele veld waar te neem, na te boots.

Die ontwikkeling het groot implikasies vir velde soos beeldherkenning, robotika en KI.

Die navorsing, wat gelei is deur OSU College of Engineering-navorser John Labram en nagraadse student Cinthya Trujillo Herrera, is vroeër vandeesmaand gepubliseer in TN Briewe. 

Vorige Mens-Oog-toestelle 

Navorsers het voorheen probeer om soorte menslike oogtoestelle, ook genoem retinomorfiese sensors, te ontwikkel en hulle het dikwels sagteware of komplekse hardeware gebruik. Hierdie nuwe toestel gebruik egter ultradun lae perovskiet-halfgeleiers, wat in die verlede aandag getrek het vanweë hul potensiaal vir sonenergiegebruik. Wanneer dit aan lig blootgestel word, verander hierdie ultradun lae van sterk elektriese isolators na sterk geleiers.

Labram is 'n assistent-professor in elektriese ingenieurswese en rekenaarwetenskap, en hy lei die navorsing met ondersteuning van die National Science Foundation.

"Jy kan daaraan dink as 'n enkele pixel wat iets doen wat tans 'n mikroverwerker benodig," het Labram gesê.

Die volgende generasie KI sal na verwagting aangedryf word deur neuromorfiese rekenaars, spesifiek in toepassings soos outonome voertuie, robotika en gevorderde beeldherkenning. Neuromorfiese rekenaars boots die parallelle netwerke in die menslike brein na, terwyl tradisionele rekenaars inligting opeenvolgend verwerk.

"Mense het probeer om dit in hardeware te herhaal en was redelik suksesvol," het Labram gesê. "Alhoewel die algoritmes en argitektuur wat ontwerp is om inligting te verwerk, al hoe meer soos 'n menslike brein word, is die inligting wat hierdie stelsels ontvang steeds beslis vir tradisionele rekenaars ontwerp."

Dit alles beteken dat 'n rekenaar 'n beeldsensor nodig het om as die menslike oog op te tree, wat uit sowat 100 miljoen fotoseptors bestaan. Ten spyte van hierdie massiewe getal, bevat die optiese senuwee slegs 1 miljoen verbindings met die brein, wat beteken dat die retina baie voorverwerking en dinamiese kompressie sien voordat 'n beeld ooit oorgedra word.

Retinomorfiese sensor

Die retinomorfiese sensor wat deur die navorsers ontwikkel is, reageer nie sterk onder statiese toestande nie, maar dit registreer kort en skerp seine wanneer daar 'n verandering in beligting is. Dit keer dan vinnig terug na die basislyn, wat alles te wyte is aan die perovskiete.

"Die manier waarop ons dit toets, is basies, ons laat dit vir 'n sekonde in die donker, dan skakel ons die ligte aan en laat dit net aan," het Labram gesê. “Sodra die lig aangaan, kry jy hierdie groot spanningspiek, dan verval die spanning vinnig, al is die intensiteit van die lig konstant. En dit is wat ons wil hê.”

Die span het verskeie retinomorfiese sensors gesimuleer, wat hulle in staat gestel het om te voorspel hoe 'n retinomorfiese videokamera op insetstimulus sou reageer.

"Ons kan video na 'n stel ligintensiteite omskakel en dit dan in ons simulasie plaas," het Labram gesê. “Streke waar 'n hoërspanningsuitset voorspel word vanaf die sensor, lig op, terwyl die laerspanningstreke donker bly. As die kamera relatief staties is, kan jy duidelik sien dat al die dinge wat beweeg sterk reageer. Dit bly redelik getrou aan die paradigma van optiese waarneming by soogdiere.”

"Die goeie ding is dat ons met hierdie simulasie enige video in een van hierdie skikkings kan invoer en daardie inligting kan verwerk op in wese dieselfde manier wat die menslike oog sou," het Labram voortgegaan. “Jy kan jou byvoorbeeld voorstel dat hierdie sensors gebruik word deur ’n robot wat die beweging van voorwerpe dop. Enigiets staties in sy gesigsveld sal nie 'n reaksie ontlok nie, maar 'n bewegende voorwerp sal 'n hoë spanning registreer. Dit sou die robot onmiddellik vertel waar die voorwerp is, sonder enige ingewikkelde beeldverwerking.”